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TD 01 - Les modles de description fonctionnels et structurels Page 1/10

MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour lIngnieur S. Gnoul 29/10/2009

Exercice 1 : CHARIOT DE GOLF. Un chariot de golf a pour fonction globale de transporter les golfeurs sur le terrain. Le FAST de la fonction de service FP3 : Assurer un grand confort dutilisation est donn. Question 1 : Complter les cases vides laide des solutions techniques suivantes : Moteur,

Raclette, Frein friction, Microprocesseur, Systme dassise, Potentiomtre, Rducteur, Axe de transmission + Roues, Systme de dbrayage lectronique.

Question 2 : Complter les cases vides laide des fonctions techniques suivantes : Avertir sur ltat de la batterie, Stocker lnergie, Adapter la hauteur de poigne, Manuvrer facilement.

Fonctions techniques Solutions techniquesFonction principale FP3 Fonctions techniques

Batterie

F312 : Grer les informations

F31 : Avancer le chariot F313 : Transformer lnergie

F314 : Rduire la vitesse

F315 : Transmettre le mouvement

F32 : Orienter le chariot Poigne de commande

F331 : Etre pilot par un droitier ou gaucher Rversibilit du botier de commande

Systme de rglage

Bip sonore

F334 : Progressivit au dmarrage Ne pas basculer au dmarrage

Rampe de dmarrage grepar microprocesseur

F335 : Rgler la vitesse F33 : Adapter le chariot lutilisateur

F336 : Mmoriser la vitesse Microprocesseur

FP3 : Assurer un grand confort dutilisation F337 : Assurer la scurit du moteur

F338 : Prise de virage facile Roues libres

F339 : Rouler seul en parfaite ligne droite Rglage des roues avants

F3310 : Permettre une assise du golfeur sur le chariot

F341 : Assurer le non basculement Roues anti-basculement (option)

F342 : Assurer les montes Potentiomtre

F343 : Assurer le freinage en descente F34 : Adapter le chariot au terrain

F344 : Franchir les obstacles Poigne

F345 : Sadapter la nature du terrain Roues

F36 : Permettre une marche arrire manuelle F361 : Effort modr Systme roue et vis sans fin rversible

F346 : Nettoyer les roues avant

F35 : Assurer une autonomie suffisante F351 : Grer la batterie Microprocesseur



Exercice 2 : POSTE DE TESTS ET DASSEMBLAGE DE DISJONCTEURS. Mise en situation. Le support de notre tude est un disjoncteur lectrique de type GK2-CF. Ce disjoncteur est fabriqu et assembl sur une chane de transfert libre qui dessert des modules indpendants (voir vue d'ensemble, figure 1). Chaque module est constitu de postes de travail qui accomplissent des oprations lmentaires de fabrication, ou d'assemblage, ou de tests. Chaque module est gr par un automate programmable qui synchronise toutes les oprations raliser. Au cours de son assemblage, le disjoncteur est toujours transport par la mme palette. Chaque palette est constitue d'un support matriel permettant de maintenir le disjoncteur au cours de son volution et d'un espace mmoire destin tenir jour les oprations dj ralises. Le poste d'aiguillage d'entre dans un module prlve une palette avec son disjoncteur si les oprations qui prcdent ont t ralises et si les postes du module sont vides. Sinon, la palette reste sur la chane en passant par le poste d'aiguillage de sortie et continue circuler (transfert libre).

Objet de ltude. L'objet de l'tude porte sur le module de finition constitu de deux postes (voir sa fonction globale figure 2) :

le poste de tests lectriques (voir sa structure figure 3), le poste d'assemblage du bouton.



Travail demand. Lactigramme A0 (page suivante) dcrit les volutions du disjoncteur dans le module de finition. Une palette prleve par le poste daiguillage dentre (actigramme A2) est recharge par le poste daiguillage de sortie (actigramme A6). Question 1 : Complter, dans lordre, la liste des actigrammes parcourus entre A2 et A6 pour un

disjoncteur qui va tre satisfaisant : {A2, , A6}. Question 2 : Complter, dans lordre, la liste des actigrammes parcourus entre A2 et A6 pour un

disjoncteur qui va tre dfaillant : {A2, , A6}. Question 3 : Le disjoncteur dfaillant sortant du module de finition porte-t-il un bouton ?



Exercice 3 : CRIC HYDRAULIQUE. Mise en situation. Lappareil tudi est un engin de levage pour la rparation ou lentretien des vhicules automobiles lgers. Il permet de soulever un vhicule automobile dune masse maximum de 2 tonnes. Ce cric est vendu dans les grandes surfaces spcialises aux particuliers pour une utilisation domicile : son cot est denviron 15 .

Il peut tre dplac sur le sol par roulage, sa faible hauteur lui permettant dtre plac sous le vhicule soulever. Lnergie ncessaire au levage est fournie par une pompe hydraulique incorpore. Le dplacement du cric sur le sol, et la manuvre de la pompe seffectuent par action manuelle sur un levier amovible.

Eclat du cric en perspective.

Vis de dcharge 64



Fonctionnement du groupe hydraulique. Ce bloc regroupe dans un faible encombrement une pompe, un rservoir ainsi quun vrin. Phase N1 : Aspiration (rservoir vers pompe) Loprateur soulve le levier de commande 67, le piston 13 monte et le fluide hydraulique se trouvant dans le rservoir pntre dans la chambre de la pompe, en poussant le clapet 17 (bille). Phase N2 : Mise en pression du vrin (pompe vers chambre arrire du vrin) (Monte du vhicule) Loprateur abaisse le levier de commande 67, le piston 13 descend et le fluide hydraulique se trouvant dans la chambre de la pompe est guid, grce aux 2 clapets (billes 17 et 18), jusqu la chambre arrire du vrin, poussant ainsi le piston 24. Ces 2 oprations doivent tre renouveles plusieurs fois pour remplir totalement la chambre arrire du vrin et faire ainsi sortir la tige 24 totalement. Phase N3 : Rentre de la tige 24 du vrin (chambre arrire du vrin vers rservoir) (Descente du vhicule) Il suffit douvrir la vis de dcharge 64, pour mettre en liaison directe la chambre arrire du vrin avec le rservoir, ce qui permet de laisser rentrer la tige 24.

Analyse fonctionnelle externe. Expression du besoin. Question 1 : En utilisant la reprsentation de la bte cornes formaliser le besoin satisfait par ce cric.

En dduire une phrase nonant ce besoin. Milieux environnants et fonctions de service. Un diagramme des interacteurs permet de visualiser les relations entre le systme tudi et son environnement. A ces relations correspondent des fonctions que doit satisfaire le systme. Question 2 : Complter le diagramme des interacteurs (ou pieuvre ) ci-dessous.

FP1 FP2 FC1 Se positionner facilement sur le sol FC2 FC3

FP1

FC1

CRIC

ROULEUR

ENVIRONNEMENT

FC2

FC3 FP2

UTILISATEUR

Chambre arrire du vrin

Rservoir

Chambre de la pompe

24

24

16

16

11

11 13

13

Phase N2

Phase N1

Chambre avant du vrin

Phase N3

67

17

18



Question 3 : Expliquer laide de cet exemple la diffrence entre une fonction principale et une fonction

contrainte. Question 4 : Citer 2 critres dapprciation, ainsi que leur niveau dexigence et la flexibilit pour la fonction

FP1. Analyse fonctionnelle interne. Loutil FAST permet de relier les lments de la structure du systme une fonction par dcomposition de celle-ci en fonctions lmentaires. Question 5 : Complter les 2 diagrammes FAST des 2 fonctions principales du systme : soulever le

vhicule et dposer le vhicule .

Soulever le vhicule

Convertir lnergie manuelle en nergie

mcanique

Convertir lnergie manuelle en nergie

hydraulique

Vrin hydraulique

Transmettre le flux daction mcanique

Sellette et paralllogramme

Roues fixes et directrices

Assurer une position fonctionnelle

Clapet anti-retour

Transmettre leffort dvelopp au

vhicule

Immobiliser en toute position

FP 1

FT 121

FT 112

FT 111

FT 13

FT 12

FT 11

FT 123

FT 122

Rappel : FP : Fonction Principale FT : Fonction Technique

Dposer le

vhicule Rservoir

dhuile Librer lnergie

hydraulique

Rgler le dbit dvacuation

Ressort de rappel

Replacer le bras en position basse

FP 2

FT 212

FT 211

FT 22

FT 21

Dfinir une section douverture

Agir manuellement souhait

FT 2122

FT 2121

Rappel : FP : Fonction Principale FT : Fonction Technique



Exercice 4 : POSTE DE DEROULEMENT DE LA LIGNE LG37. (Selon le concours ESIM PSI+MP 2002) (Donn en DS3 anne 2005-2006) Prsentation gnrale. La socit Pchiney-Rhnalu installe Issoire (Puy de Dme) est spcialise dans la fabrication de tles daluminium de diffrentes paisseurs hautes caractristiques mcaniques. Schmatiquement, le processus de fabrication dbute par la coule de lingots daluminium et de mtaux daddition qui sont ensuite lamins et conditionns en bobines ( gauche sur la photo 1).

Ces bobines sont ensuite droules et dbites en tles de diffrentes dimensions (cf. photo 2). Une des lignes de fabrication haut rendement de ces tles (repre LG37) est lobjet de cette tude.

Photo 1 : vue partielle de la LG37

Photo 2 : produits finis en sortie de la LG37 Description sommaire et limite de ltude. Comme le montrent les photos 1 et 2, la ligne de dbitage LG37 fait apparatre plusieurs systmes en srie (drouleuse planeuse cisaille empileuse). On restreint le champ de notre tude au seul poste dengagement des bobines dans la ligne de dbitage. La photo 3 prsente lentre de la LG37, notamment la drouleuse (objet de cette tude). On remarque les bobines en attente en arrire de la ligne. Monte sur la tte mobile de drouleuse, une bobine est en cours de conditionnement.

Schmatiquement, le processus semi-automatique de fabrication est le suivant (voir figure A1) : - un systme de chariot amne la bobine face au poste dengagement, - un mandrin mont sur la tte de droulage vient saisir la bobine par son centre, - le bras porte rouleau vient casser la soudure de premire spire de bobine et maintient celle ci en

position plaque, - la bobine est alors centre suivant laxe de la ligne et le systme de bche vient guider le dbut de la

bande dans le premier rouleau de la planeuse (phase dengagement), - la bande plane passe ensuite dans une cisaille la vole qui dbite la tle la longueur dsire avant

que ces dernires ne soient empiles et emballes en sortie par un poste de conditionnement (cf. photo 2).



Photo 3 : vue de la drouleuse cot engagement Photo 4 : vue de la drouleuse cot planeuse

Figure A1 : Vue de face (partielle) de la ligne LG37 La figure A1 donne une vue de cot du poste dengagement de la LG37. Le sens du flux de production seffectue de droite gauche. On remarque droite les bobines portes par les chariots en phase damene vers la drouleuse. Une bobine centre est en cours de droulage (phase dengagement). On note la prsence du bras porte rouleau permettant la cassure de la soudure de maintien ainsi quun dbut de droulage correct de la bobine. Les deux bches viennent ensuite guider la premire spire de la bande vers lentre de la planeuse. La photo 4 complte la description du poste dengagement avec une vue cot sortie drouleuse. Ordre de grandeur des performances de la LG37.

Masse moyenne bobine 25 tonnes, Dimensions bobine diamtre mini 900 mm, diamtre maxi 2700 mm, Largeur bobine de 900 2600 mm, Longueur des tles en sortie de 1000 16000 mm, Vitesse de travail 30 m.mn-1

bras porte

rouleau

tte mobile de

drouleuse

bobines en

attente

bche sup.dengage-

ment

bande

bras porte-rouleaux bche sup.

poste damen des bobines

bobine en attente

chariot dengagement

drouleuse

bobine en droulement

bche Inf.

planeuse

sens de droulement



Analyse fonctionnelle. On donne ici le diagramme SADT de niveau A-0 de la ligne de conditionnement qui propose la fonction principale de la ligne complte LG37. Question 1 : Complter le diagramme A0 propos de la ligne LG37.

A0

nergie(s)

Ligne LG37

A1

A3

A4

chutes

planeuse dcambreuse

A2

Question 2 : Complter le diagramme A1 propos du poste dentre de la ligne LG37.

A1

nergie(s)

A11

A13

A14

bande guide et engage

mandrin

A12

GUIDER la bande

AMENER la bobine

tles conditionnes

chutes

produits demballage

bobine

A-0

nergie(s)

Conditionner les tles

LG37

oprateur systme de commande

dchets

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