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Analyser S-SI
Dossier ressource – Analyse fonctionnelle
DR_A
F
Sommaire
1. Notion de système __________________________________________________________ 2
1.1. Cassification des sytème ________________________________________________________ 2
2. L'analyse de la valeur ________________________________________________________ 3
3. Présentation de l'analyse fonctionnelle __________________________________________ 4
3.1. Les différentes analyses fonctionnelles ____________________________________________ 4
3.2. Les différentes catégories de fonctions _____________________________________________ 5 3.2.1. Les fonctions de services : __________________________________________________________ 5 3.2.2. Les contraintes ___________________________________________________________________ 5 3.2.3. Les fonctions techniques ____________________________________________________________ 6
3.3. Le Cahier des Charges Fonctionnel _______________________________________________ 6
4. L'analyse fonctionnelle externe ________________________________________________ 7
4.1. La "bête à corne" _____________________________________________________________ 7
4.2. Méthode ATPE (application des techniques pour l’entreprise) ou diagramme pieuvre ________ 8
5. L'analyse fonctionnelle interne ________________________________________________ 9
5.1. La méthode FAST (Function Analysis System Technic) _______________________________ 9
5.2. La méthode SADT (System Analysis and Design Technic) ____________________________ 10
6. Autres outils de description d'un système _______________________________________ 11
6.1. Le SYSML _________________________________________________________________ 11 6.1.1. Les diagrammes : ________________________________________________________________ 11
6.2. Chaînes d'information et d'énergie _______________________________________________ 13
page 2/14 Dossier ressource – Analyse fonctionnelle Analyser
Qu’est-ce que l’analyse fonctionnelle ? : C’est une démarche utilisée pour définir précisément
le(s) besoin(s) et toutes les fonctions d’un produit.
Il existe plusieurs outils, souvent graphiques, pour
décrire l’ensemble de ce que doit faire un produit.
A quoi ça sert réellement ? : Très utilisés dans l’industrie, l’analyse fonctionnelle
permet d’établir le cahier des charges fonctionnels
par les personnels des bureaux d’étude (ceux qui vont
concevoir le produit) et leurs clients (ceux qui
veulent fabriquer le produit).
Que dois-je savoir ? : Connaître la syntaxe de définition des fonctions.
Savoir « LIRE » les principaux outils de description
fonctionnelle.
Dans les premières phases d’un projet, les responsables
utilisent des méthodes pour étudier, analyser et
décortiquer le produit envisagé dans le but de le rendre
aussi compétitif que possible et lui donner le maximum de
caractéristiques.
Pour s’assurer qu’un produit puisse satisfaire les besoins d’un client, il faut s’occuper en priorité des services qu’il
rend. Pour ce faire, il faut définir le produit comme un ensemble fonctionnel, assurant un certain nombre de fonctions
et non pas comme un assemblage de pièces ou de composants.
La norme AFNOR NF X 50-101 définit la démarche qui consiste à rechercher, ordonner, caractériser et hiérarchiser
les fonctions d’un produit.
1. Notion de système Un système est un ensemble d’éléments organisés en fonction d’un but à atteindre. Il est défini par une ou plusieurs
fonctions (approche fonctionnelle) et des composants (approche structurelle).
Un système évolue au cours du temps (approche temporelle).
Un système répond à un besoin, il apporte une valeur ajoutée à la matière d’oeuvre.
Classification des systèmes : Les systèmes peuvent être classés en 3 catégories :
Le système technique manuel Le système technique mécanisé Le système technique automatise
L’homme agit et contrôle en permanence
son action, c’est lui qui dirige la
succession des opérations.
L’énergie est fournie par l’homme.
Exemple : Tondeuse manuelle.
L’homme commande la succession des
opérations.
L’énergie est fournie par une source
extérieure.
Exemple : Tondeuse autoportée.
L’homme surveille le système et peut
dialoguer avec lui par l’intermédiaire
d’un « pupitre ».
Un « automate » dirige la succession des
opérations.
L’énergie est fournie par une source
extérieure.
Exemple : Tondeuse automatique.
Analyser Dossier ressource – Analyse fonctionnelle page 3/14
2. L'analyse de la valeur L'analyse de la valeur à donnée naissance à l'analyse fonctionnelle car celle-ci représente une des phases principales de
son plan de travail.
L'analyse de la valeur est une méthode de compétitivité organisée et créative visant à la satisfaction complète du
besoin de l'utilisateur d'un produit par une démarche spécifique de conception ou de reconception à la fois
fonctionnelle, économique et pluridisciplinaire.
Valeur d’un produit : Selon la norme NFX 50-150, la valeur d’un produit correspond au jugement porté sur celui-ci
par l’utilisateur sur la base de ses attentes et de ses motivations. Elle repose sur 3 composantes :
L’une, objective, traduit l’utilité du produit : "valeur d’usage",
La deuxième, subjective, correspond à l’estime portée au produit : "valeur d’estime",
La troisième, économique, traduit le sentiment éprouvé à l’égard des coûts d’acquisition, d’utilisation et de
maintenance : "valeur d’échange".
Plus généralement, on peut définit la valeur d’un produit comme : coût
besoindu on Satisfactiproduitdun Valeur
L'analyse de la valeur est basée sur le travail d'un groupe pluridisciplinaire conduit par un animateur et respectant le
plan de travail suivant :
Phase 1 – Orientation de l'action : c'est la phase initiale qui définit les objectifs et les limites de l'étude.
Phase 2 – Recherche de l'information : rassembler les informations nécessaires à la bonne réalisation de l'étude dans
tous les domaines concernés (commercial, technique, maintenance, délais, coûts)
Phase 3 – Analyse fonctionnelle : c'est à ce stade que le besoin est traduit sous forme de fonctions qui sont identifiées,
correctement formulées, hiérarchisées, ordonnées, caractérisées, valorisées. Cette analyse est la base du
Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF).
Selon que l’étude porte sur un produit existant ou sur un nouveau produit, cette phase comprend les étapes
suivantes :
Phase 4 – Recherche des solutions : cette
phase prend appui sur les
connaissances scientifiques et
techniques d’un groupe
pluridisciplinaire, d’une part, et
d’autre part sur les techniques de
créativité.
Phase 5 – Etude et évaluation des solutions
: évaluer la faisabilité par un
avant-projet, évaluer leurs coûts et
leur niveau de qualité.
Phase 6 – Bilan prévisionnel et proposition
de choix : la solution choisie par
le groupe est présentée au
décideur.
Phase 7 – Suivi de la réalisation : après
accord du décideur, les services
opérationnels sont chargés de la
mise en application. L'animateur
du groupe en effectue le suivi.
Reconception d’un produit existant Conception d’un nouveau produit 1 - Analyse fonctionnelle des services attendus.
2 - Analyse des fonctions techniques.
3 - Analyse des coûts et répartition entre les
Fonctions de services et les fonctions
techniques.
4 - Comparaison avec l’objectif de coût.
1 - Analyse fonctionnelle des services attendus
2 - Estimation des coûts et répartition entre les
fonctions
3 - Confrontation avec l’objectif de coût
4 - Analyse des fonctions techniques pendant la phase
de recherche de solutions
page 4/14 Dossier ressource – Analyse fonctionnelle Analyser
3. Présentation de l'analyse fonctionnelle La qualité des produits est à l'ordre du jour aujourd'hui.
Lorsque l'on évoque la qualité, celle-ci se matérialise pour beaucoup par de vielles notions comme l'emploi de bons
matériaux associés à un beau design et surtout une belle finition. Nous pouvons parler de qualité apparente.
En effet car en ce qui concerne un produit utilitaire, l'aspect fonctionnel prend une importance vitale. Le service rendu
est tributaire de la qualité fonctionnelle c'est-à-dire à son aptitude à satisfaire les fonctions attendues par l'utilisateur.
Pour satisfaire le besoin il faut le connaître.
Pour le comprendre il faut l'exprimer en termes de fonctions.
Pour identifier les fonctions il faut posséder les méthodes d'analyse.
L'analyse fonctionnelle consiste à rechercher et à caractériser les fonctions offertes par un produit pour satisfaire les
besoins de son utilisateur.
Elle a pour objectif de décomposer le produit pour y distinguer :
Les fonctions de service qui permettent de répondre au besoin.
Les fonctions techniques qui permettent d'assurer les fonctions de service.
L’organisation de l’ensemble de ces fonctions, c'est à dire le recensement de leur interaction.
L'analyse fonctionnelle consiste, vis-à-vis des fonctions :
À les rechercher,
À les ordonner,
À les caractériser selon des critères d'appréciation, des niveaux, des
flexibilités,
À les hiérarchiser en évaluant leur ordre d'importance,
Et à les valoriser en leur attribuant un poids (au sens d'importance).
L'analyse fonctionnelle est conduite par un groupe de travail pluridisciplinaire.
Le mot "produit" est pris au sens large du terme et il peut s'agir d'un objet, d'un
système, d'un processus, d'un service, d'un logiciel, …
Les besoins peuvent être de plusieurs natures : objectifs ou subjectifs et les fonctions nécessaires à leur satisfaction
peuvent être des fonctions de service ou d'estime ou bien des contraintes (imposées par le client, le milieu environnant
ou par des réglementations).
3.1. Les différentes analyses fonctionnelles Nous allons distinguer deux analyses fonctionnelles :
L'analyse fonctionnelle externe (ou expression fonctionnelle du besoin) concerne l'usage d'un produit (le
produit peut être considérer comme une boite noire). Elle exprime le point de vue client-utilisateur et met en
évidence les fonctions de service ou d'estime et les contraintes.
L'analyse fonctionnelle interne porte sur l'analyse du produit lui-même pour améliorer son comportement,
diminuer son coût, améliorer sa fiabilité, … Elle exprime le point de vue concepteur-réalisateur du produit et
met en évidence les fonctions techniques.
L’analyse fonctionnelle est utile pour : recenser, caractériser, ordonner, hiérarchiser, et valoriser les fonctions d’un
produit. Elle se présente le plus souvent sous la forme de graphe ou de diagramme d’analyse.
Il existe de nombreux outils d’analyse fonctionnelle qui seront utilisés suivant les phases de développement du
système.
Analyse fonctionnelle
INTERNE
Analyse fonctionnelle
EXTERNE
Analyser Dossier ressource – Analyse fonctionnelle page 5/14
3.2. Les différentes catégories de fonctions Il ne faut pas confondre une fonction avec une solution.
La fonction exprime un résultat à atteindre.
La solution indique le moyen pour l'atteindre.
Une fonction est formulée par un verbe à l’infinitif et un complément.
3.2.1. Les fonctions de services :
Les fonctions principales de service :
Ce sont essentiellement les fonctions de services pour lesquelles le produit a été réalisé et qui assurent le service
attendu par l'utilisateur.
Les fonctions de services comprennent :
les fonctions d'usage (qui traduisent
une action liée à l’utilisation
concrète du produit).
les fonctions d'estime (qui traduisent
une action liée à un besoin
d’esthétique, de valeur, …).
Les fonctions de service sont voulues et
sont directement perçues par le client.
Elles font la valeur d’un produit.
Les fonctions complémentaires de services :
Elles correspondent à un besoin complémentaire qui doit être satisfait au même titre que le besoin principal. Elles
complètent, améliorent, facilitent le service rendu.
Exemple : un briquet en plus de donner une flamme (fonction principale de service) doit satisfaire les
fonctions de service complémentaires suivantes :
Ne pas salir les poches ou les sacs.
Ne pas dégager de mauvaises odeurs.
Etre esthétique.
Il y a lieu de bien identifier l'importance de certaines fonctions complémentaires, c'est parmi elles que l'on trouve
des fonctions inutiles c'est à dire inexploitées par l'utilisateur. C'est sur ces fonctions que portera la recherche de
simplification.
3.2.2. Les contraintes
Appelées quelques fois "fonctions contraintes", cette catégorie de fonction résulte d'une limitation de liberté de
conception d'un produit. Les contraintes ont principalement pour origines :
L'environnement La technologie (procédés de fabrication, …)
Les règlements et les normes. Le respect de certaines insatisfactions exprimées.
page 6/14 Dossier ressource – Analyse fonctionnelle Analyser
Niveau d'appréciation et
flexibilité
Critères d'appréciation des
fonctions
Fonctions de service
Fonctions d'usage
Fonctions d'estime
L'environnement du produit
Liste exhaustive des éléments
(personnes, équipements, etc.) qui
constituent l'environnement du
produit au cours de son cycle de
vie.
L'énoncé du besoin
Finalité du produit pour son futur
utilisateur
Le produit et son marché
Débouchés prévus, espérance de vie
commerciale, situation existante
pour des produits équivalents, etc. 2
ème partie du CdCF :
Expression fonctionnelle du besoin
1ère
partie du CdCF :
Présentation générale du problème
3.2.3. Les fonctions techniques
Ce sont les fonctions internes au produit résultant d'un type de conception déterminé.
Lors de l'analyse fonctionnelle d'un nouveau produit l'identification de ces fonctions n'est pas possible. En revanche
lors de l'analyse fonctionnelle d'un produit existant, il est nécessaire d'identifier les fonctions techniques.
Une fonction technique répond à un besoin de conception que l'utilisateur du produit n'a pas forcément demandé. Bien
souvent il les ignore complètement.
Les fonctions techniques sont en quelque sorte les supports des fonctions de service. Sans elles, ces dernières ne
pourraient pas être satisfaites.
3.3. Le Cahier des Charges Fonctionnel Le résultat de l'analyse fonctionnelle est présenté sur un document intitulé : Cahier des
Charges Fonctionnel (CdCF), où chacune des fonctions est clairement définie.
Le CdCF est un document par lequel le demandeur du produit (le client) exprime son besoin
en termes de fonctions de service. C’est un document contractuel entre le client et la société
chargé de l’étude et de la réalisation du produit.
Le CdCF évolue et s'enrichie progressivement au cours de l'étude.
Expression
fonctionnelle du
besoin
Étude de
faisabilité
Étude de
prédéveloppement
1ère édition
du CdCF
2ème édition
du CdCF
Edition
définitive
du CdCF
Options fonctionnelles
Prix objectifs
Options fonctionnelles
Voies technologiques
Analyser Dossier ressource – Analyse fonctionnelle page 7/14
4. L'analyse fonctionnelle externe Elle s’applique à la création ou à l’amélioration d’un produit ou d’un processus. Elle sert de base pour la rédaction du
cahier des charges fonctionnel (CdCf) en permettant de recenser les fonctions de service.
4.1. La "bête à corne"
Cet outil permet d'énoncer clairement et rigoureusement le
besoin.
L'expression du besoin à satisfaire par un produit est
obtenue en se posant les trois questions :
A qui (a quoi) le produit rend service ?
Sur qui (sur quoi) agit-il ?
Dans quel but ?
Exemple : Ouvre portail DRAGON.
Utilisateur Portail
OUVRE-PORTAIL
DRAGON
Permettre un actionnement automatique du
vantail.
page 8/14 Dossier ressource – Analyse fonctionnelle Analyser
4.2. Méthode ATPE (application des techniques pour l’entreprise) ou
diagramme pieuvre Le diagramme pieuvre permet d'identifier les
fonctions de service (principales complémentaires
ou contraintes).
Il est constitué par l’ensemble des éléments du
milieu environnant qui sont en relation avec le
produit étudié. Cela nous oblige donc à définir
clairement notre frontière d’étude.
Cette méthode se décompose en 3 étapes :
Recenser les éléments ou les entités
constituants le milieu extérieur,
Identification des contraintes du produit par
rapport aux autres éléments du milieu extérieur,
Identification des fonctions principales.
Exemple : Ouvre portail DRAGON. C1 : permettre une ouverture manuelle
du portail en cas de défaillance
technique du système,
C2 : Pouvoir se fixer au portail,
C3 : Pouvoir se fixer au pilier,
C4 : Résister à l’environnement (pluie,
gel...)
C5 : Etre sécurisé (limite des efforts de
pincement en cas de coincement d’un
enfant, par exemple),
C6 : Etre esthétique,
C7 : Etre d’une maintenance aisée.
C8 : Interdire l’ouverture à d’éventuels
cambrioleurs
FP1 : Permettre un pilotage à distance du
portail.
CdCf partiel :
Fonctions
Caractéristiques des fonctions
Critères d’appréciation Niveau Flexibilité
C5 : Etre sécurisé L’effort de pincement en bout de portail
doit rester inférieur à une valeur fixée
par la norme
F= en N 0
C2 : Résister au milieu
environnant
Durée de vie "d" d = 20 ans 0
C1 : Permettre une ouverture
manuelle du portail en cas de
défaillance technique du système
Effort à fournir T en N 0
…
Les fonctions de service doivent être associées à des critères pour pouvoir apprécier la manière dont elles doivent être
respectées.
Un critère d’appréciation doit être accompagné de spécifications permettant de fixer le niveau d’exigence requis
(grandeur mesurable ou autre).
De plus, afin de pouvoir optimiser le produit, on donne, dans la mesure du possible, une indication de flexibilité pour
les niveaux d’exigence.
classe 0 : niveau impératif.
classe 1 : niveau peu négociable.
classe 2 : niveau négociable.
classe 3 : niveau très négociable.
Utilisateur Portail
Pilier Milieu
environnant
Ouvre-Portail DRAGON
C3
C2
FP1
C6
C7
Cambrioleur
C1
C4
C5
C8
Enfants
Fonctions Principales
Fonctions complémentaires
ou contraintes
Analyser Dossier ressource – Analyse fonctionnelle page 9/14
FONCTION
Comment ?
Quand ?
Pourquoi ? Quand ?
5. L'analyse fonctionnelle interne Elle a pour objectif d’observer la manière selon laquelle le produit rend les services attendus. Elles permettent de
déterminer les fonctions techniques nécessaires pour assurer les fonctions de services.
5.1. La méthode FAST (Function Analysis System Technic) La méthode FAST permet à partir d'une fonction de service principale à satisfaire de réaliser la décomposition en
fonctions techniques pour aboutir aux solutions technologiques.
A partir d’une fonction de service, le FAST permet de répondre aux trois questions :
Pourquoi cette fonction doit être assurée ?
(ou dans quel but ?).
Comment cette fonction doit être assurée ?
Quand cette fonction doit être assurée ?
Exemple : Ouvre-Portail DRAGON (FAST partiel)
ET
OU
Fonction de
service
Expression des "OU" et "ET" logiques :
Forme général d'un FAST et lecture de la fonction FT12 :
FT51 :Alimenter le
système en énergie
FT52 :Transformer
l’énergie électrique en
énergie mécanique
FP1 :Permettre
un mouvement
automatique du
portail
FT1 :Emettre
un signal
FT2 :Recevoir
un signal
FT3 :Décoder
le signal
FT4 :Amplifier
le signal
FT5 :Mettre en
mouvement
FT53 :Adapter
l’énergie mécanique
FT54 :Transmettre
l’énergie mécanique au vantail
Batterie
Moteur
électrique
Système vis-écrou
Jeu de
biellettes
FT6 :Guider le
mouvement du
vantail
Guidage par 2
bagues en bronze
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5.2. La méthode SADT (System Analysis and Design Technic) Nous allons ici faire une présentation succincte de cette méthode car elle s’applique plus particulièrement à l’analyse
des systèmes automatisés.
Elle permet de décrire des systèmes complexes où coexistent différents flux de matières d’œuvre (produits, énergies et
informations). Chacune des fonctions est représentée par un actigramme précisant l’action qui modifie une matière
d’œuvre en lui apportant une valeur ajoutée.
La description du système s‘effectue sous la forme d’un suite cohérente d’actigrammes :
L’actigramme du plus haut niveau (appelé A-0) représente la finalité d’un système étudié. La fonction définie à ce
niveau est souvent appelée la « fonction globale ».
Chaque actigramme de niveau inférieur définit les sous fonction du système, ainsi que leurs relations et leur
agencement dans le système. Par convention, le niveau A-0 se décompose en n actigrammes : A0, A1, A2, A21,
A22 ..., An.
L'analyse est constituée d'une suite cohérente d'actigrammes :
(W) (C)
(R) (E)
Analyser Dossier ressource – Analyse fonctionnelle page 11/14
6. Autres outils de description d'un système
6.1. Le SYSML Le SYSML (Systems Modeling Language) est un langage et ne propose pas de méthode. Par contre les méthodes
habituelles sont cmpatibles avec ce langage, notament pour déterminer les exigences fonctionnelles.
Le SYSML est utilisé en Ingénierie Système (IS). L'IS est une démarche méthodologique qui permet de concevoir, de
faire évoluer et de vérifier un système.
La démarche de l’Ingénierie Système fait appel à trois point de vue :
Fonctionnelle : permet de décrire l’expression du besoin et la réponse en terme fonction et de cahier des charges.
Structurelle : permet de décrire la structure du système.
Comportementale : permet de décrire le comportement du système.
Ces trois visions utilisent de nombreux outils de représentation : dessin 2-3D, schéma de principe, représentation
symbolique…
6.1.1. Les diagrammes :
Le diagramme de cas d'utilisations
Montrer les interactions entre les acteurs extérieurs au
système et les fonctionnalités du système
Le diagramme SysML de séquence
Décrire chronologiquement les échanges de messages au
sein d'un système
page 12/14 Dossier ressource – Analyse fonctionnelle Analyser
Le diagramme SysML d'états-transitions
Décrire le comportement interne d'un système par les
changements d'états
Le diagramme SysML d'activité
Décrire l'enchainement des actions pour une activité du
système.
Le diagramme SysML de définition de bloc
Représenter un système sous forme de blocs hiérarchisés
Le diagramme SysML de bloc interne
Montrer les liens entre les "ports" des différents blocs du
système
Le diagramme SysML des exigences
Montrer graphiquement les exigences auxquelles doit satisfaire un système
Le diagramme SysML paramétrique
Modéliser les différents blocs d'un système
Analyser Dossier ressource – Analyse fonctionnelle page 13/14
6.2. Chaînes d'information et d'énergie Souvent utilisé pour décrire un système pluritechnique, cette représentation permet de "découper" le système en blocs fonctionnels et à y associer une technologie
et de mettre en évidence les interactions entre ces deux chaînes.
Chaîne d’information
Chaîne d’énergie
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER
ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE
ACTION
Grandeurs
physiques à
acquérir
Informations destinées à d’autres systèmes
et/ou aux interfaces Homme/Machine
Informations issues d’autres systèmes et/ou
d’interfaces Homme/Machine ( consignes )
Energies d’entrée
Ordres
Pertes
énergétiques
page 14/14 Dossier ressource – Analyse fonctionnelle Analyser
ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE
Source
d’énergie
Energie
électrique ,
hydraulique ,
pneumatique
Ordres ,
messages
Energie
mécanique Energie disponible
pour l’ACTION
demandée par le
Cahier des Charges
prise réseau
raccord réseau
pile , batterie ,
accumulateur
contacteur
relais et relais statique
variateur
distributeur
Machines asynchrones
Machines à courant continu avec et sans balai
Vérins
Assemblage démontable
Guidage en rotation
Guidage en translation
Accouplement , Embrayage , Limiteur de couple , Frein
Poulies-courroies , Engrenages
Système vis-écrou et
Transformateurs plans
CONSTITUANTS PARTICIPANT A LA CHAINE D’ENERGIE D’UN SYSTEME PLURITECHNIQUE
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER
Matériels
Automates programmables
Ordinateurs
Microcontrôleurs
Modules logiques programmables
Circuits de commande câblés Logiciels
Ateliers logiciels
Editeurs de modèles de commande avec générateur de codes
Logiciels de développement rapide
Capteurs TOR
Capteurs analogiques
Capteurs numériques
Interfaces Homme/Machine
Systèmes numériques d’acquisition de
données
Commandes TOR
Interfaces Homme/Machine
Liaisons utilisant le mode de transmission série
Liaisons utilisant le mode de transmission parallèle
Réseau Ethernet
Bus capteurs/actionneurs
CONSTITUANTS PARTICIPANT A LA CHAINE D’INFORMATION D’UN SYSTEME PLURITECHNIQUE
Grandeurs
physiques,
consignes
Images
informationnelles
utilisables
Informations
traitées
Ordres,
messages