Analyse fonctionnelle et structure des systèmes
Besoin et cahier des charges, exigences et critères, diagrammes SysML (cas d'utilisation, exigences, définition de blocs), chaîne d'information et chaîne de puissance, flux de matière, d'énergie et d'information.
1. Du besoin au cahier des charges
Définition
Un système répond à un besoin : à qui rend-il service ? sur quoi agit-il ? dans quel but ? Le cahier des charges traduit ce besoin en exigences mesurables, avec des critères et des niveaux (par exemple « autonomie $\geq 30$ km »).
Propriété · Langage SysML
SysML décrit un système par des diagrammes : cas d'utilisation (qui utilise le système et pour quoi faire), exigences (ce qu'il doit satisfaire), définition de blocs (de quoi il est composé), blocs internes (comment les blocs échangent énergie, matière et information), séquence et états (comportement dans le temps).
2. Chaîne d'information et chaîne de puissance
Propriété · Fonctions génériques
Chaîne d'information : acquérir (capteurs, boutons), traiter (microcontrôleur), communiquer (écran, liaison radio, ordres). Chaîne de puissance : alimenter (batterie, réseau), distribuer (variateur, relais), convertir (moteur, vérin), transmettre (réducteur, poulies), pour agir sur la matière d'œuvre.
Exemple · Trottinette électrique
Acquérir : capteur de vitesse, gâchette. Traiter : carte électronique. Communiquer : afficheur. Alimenter : batterie lithium-ion $36$ V. Distribuer : contrôleur moteur. Convertir : moteur-roue. Transmettre : roue (contact avec le sol).
Activité · Analyser un portail automatique
Attention · Écarts
L'ingénieur compare les performances attendues (cahier des charges), mesurées (expérimentation) et simulées (modèle) : l'analyse de ces écarts permet d'améliorer le système ou le modèle.
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Exercices corrigés
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Besoin
★☆☆Formuler le besoin auquel répond un lave-vaisselle.
Exigence mesurable
★☆☆Transformer l'exigence floue « le vélo doit être léger » en exigence mesurable.
Critère et niveau
★☆☆Dans « autonomie $\geq 30$ km », quel est le critère ? le niveau ?
Diagrammes SysML
★★☆Quel diagramme SysML utiliser pour montrer : a) les acteurs et services ; b) les composants ?
Classer des composants
★☆☆Classer dans les chaînes : capteur de température, moteur, batterie, microcontrôleur, écran.
Fonction d'un variateur
★☆☆Quelle fonction réalise le variateur d'un moteur ?
Convertir
★☆☆Quelle conversion d'énergie réalise un moteur électrique ? un vérin pneumatique ?
Transmettre
★★☆Donner deux exemples de composants qui transmettent l'énergie mécanique.
Trottinette
★★☆Pour la trottinette du cours, quel flux circule entre la gâchette et la carte électronique ? entre la batterie et le contrôleur ?
Portail
★★☆Quel composant du portail automatique assure la sécurité des personnes ? À quelle chaîne appartient-il ?
Matière d'œuvre
★★☆Quelle est la matière d'œuvre d'une imprimante 3D ?
Écart mesuré
★★☆Le cahier des charges exige une ouverture en $20$ s ; on mesure $23$ s. Écart relatif ?
Écart simulé
★★☆La simulation prévoit $21$ s, la mesure donne $23$ s. Que peut-on remettre en cause ?
Diagramme de séquence
★★☆À quoi sert un diagramme de séquence ?
Diagramme d'états
★★☆Citer trois états possibles d'un portail automatique.
Cycle de vie
★★☆Citer les étapes du cycle de vie d'un produit.
Éco-conception
★★☆Donner deux pistes d'éco-conception pour une trottinette.
Interaction homme-machine
★☆☆Quels composants permettent à l'utilisateur de dialoguer avec un système ?
Robot aspirateur
★★★Décrire les deux chaînes d'un robot aspirateur.
Vrai ou faux
★★☆a) Un capteur appartient à la chaîne de puissance. b) Une exigence doit être mesurable. c) SysML est un langage de modélisation.
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