Lernzettel: Analyser les systèmes pluritechnologiques

📋 Plan du Cours

1. Systèmes et flux échangés
2. Frontière et cycle de vie
3. Cycle en V et éco-conception
4. Outils de modélisation système
5. Besoin et cas d’utilisation
6. Exigences et cahier des charges
7. Structure SysML des systèmes
8. Chaînes fonctionnelles
9. Chaîne d’énergie
10. Chaîne d’information
11. Capteurs et signaux

📖 1. Systèmes et flux échangés

🔑 Notions clés & Définitions

• Système : Association structurée d'éléments, constituée de sous-systèmes ou de constituants, qui interagissent de manière organisée pour accomplir une fonction globale.
• Système complexe et pluritechnologique : Système dont les éléments sont nombreux et dont les flux échangés sont de formes différentes : matière, énergie ou information.

📝 Points essentiels

• Un système n'est jamais isolé de l'extérieur et doit s'adapter aux contraintes de son milieu extérieur.

• Dans le sécateur PELLENC, la batterie alimente le moteur électrique en énergie, les capteurs échangent des informations avec la partie commande et les voyants informent l'utilisateur.

💡 Astuce mémo

MEI : matière, énergie, information

📖 2. Frontière et cycle de vie

🔑 Notions clés & Définitions

• Frontière d'étude : Définit le système étudié et distingue ses constituants ou sous-systèmes internes du milieu extérieur.
• Cycle de vie : Recense les étapes de la vie d'un produit, depuis l'identification du besoin à l'origine de sa conception jusqu'au recyclage de ses constituants.

📝 Points essentiels

• Pour PELLENC, le système étudié comprend le harnais, le support de batterie, la batterie, le sécateur électrique et les accessoires, tandis que le fournisseur de batterie peut limiter son étude à la batterie.

💡 Astuce mémo

Besoin → conception → fabrication → recyclage

📖 3. Cycle en V et éco-conception

🔑 Notions clés & Définitions

• Éco-conception : Vise à réduire l'impact environnemental d'un système sur l'ensemble de son cycle de vie, en s'appuyant sur l'analyse du cycle de vie selon la norme ISO 14040.

📝 Points essentiels

• Le cycle en V décompose d'abord le problème global en sous-problèmes et choix technologiques, puis vérifie progressivement les solutions par simulations ou essais, du composant jusqu'au produit final.

📌 Lorsque les tests de validation sont négatifs dans le cycle en V, une itération modifie les paramètres de la solution technique avant de recommencer les tests.

💡 Astuce mémo

Choix précoces → coûts futurs verrouillés

📖 4. Outils de modélisation système

★ À maîtriser

• SysML est un langage de description adapté à l'ingénierie système qui propose des diagrammes graphiques pour modéliser un système selon différents points de vue.

Compléments

• Les diagrammes SysML interagissent grâce à des logiciels dédiés, ce qui permet de répercuter immédiatement les modifications aux acteurs concernés par le projet.

• Les modèles CAO, les diagrammes SysML et les logiciels de simulation permettent respectivement de représenter le produit, de le décrire sous différents points de vue et d'anticiper son comportement et ses performances.

📖 5. Besoin et cas d’utilisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction globale : Raison d'être d'un système du point de vue de l'utilisateur ; elle s'exprime par un verbe à l'infinitif suivi d'un complément d'objet, sans présager de la solution technologique.
• Diagramme des cas d'utilisation : Définit les différents types d'utilisateurs, appelés acteurs, et les fonctions attendues par ces acteurs afin de formaliser le besoin.

📝 Points essentiels

• Pour le sécateur, la fonction globale est « couper une branche avec facilité », la matière d'œuvre est la branche à couper et la valeur ajoutée est le coupage avec facilité.

📖 6. Exigences et cahier des charges

🔑 Notions clés & Définitions

• Exigence : Exprime une capacité ou une contrainte que le système doit satisfaire.
• Cahier des charges : Document dans lequel le demandeur exprime son besoin en termes d'exigences, chacune étant associée à des critères d'appréciation, un niveau et une flexibilité.

★ À maîtriser

• Une exigence est caractérisée par un critère mesurable, un niveau attendu correspondant à une valeur nominale et une flexibilité définissant l'écart acceptable autour de ce niveau.

Compléments

• Les niveaux de flexibilité sont classés de 0 à 3 : le niveau 0 est nul, le niveau 1 est faible, le niveau 2 est moyen et le niveau 3 est élevé.

💡 Astuce mémo

Critère → niveau → flexibilité

📖 7. Structure SysML des systèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de définition de blocs : Inventorie les composants du système en le décomposant en systèmes et sous-systèmes selon une analyse descendante.
• Diagramme de blocs internes : Identifie les flux de matière, d'énergie et d'information entre les composants, avec différents niveaux de raffinement.

📝 Points essentiels

• Les ports de flux représentent les échanges de matière, d'information ou d'énergie entre constituants de même niveau, tandis que les ports standards représentent les services invoqués et les entrées-sorties de commande.

💡 Astuce mémo

BDD : composants ; IBD : flux entre composants

📖 8. Chaînes fonctionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne fonctionnelle : Regroupe les constituants associés à une fonction pour réaliser une activité du système, de manière successive ou simultanée.

★ À maîtriser

• Une chaîne fonctionnelle comprend une chaîne d'information qui définit les commandes, une chaîne d'énergie-puissance qui convertit la puissance et un flux de matière modifié par l'effecteur.

Compléments

• Pour analyser une chaîne fonctionnelle, on identifie ce que l'activité modifie, la puissance entrante, le constituant qui la convertit, l'effecteur, les éléments qui acquièrent et traitent les informations et celui qui informe l'utilisateur.

💡 Astuce mémo

Information → puissance → matière d’œuvre

📖 9. Chaîne d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie : Mesure la capacité d'un système à modifier un état ou à produire un travail, et son unité internationale est le joule (J).
• Puissance : Quantité d'énergie échangée par unité de temps entre les composants d'un système, et son unité internationale est le watt (W).

★ À maîtriser

• Les couples effort-flux des puissances sont:
  • Électrique : tension et intensité
  • Mécanique de translation : force et vitesse
  • Mécanique de rotation : couple et vitesse de rotation
  • Hydraulique ou pneumatique : pression et débit volumique

Compléments

• La chaîne d'énergie comprend les constituants suivants:
  • Unité d'alimentation
  • Unité de stockage
  • Préactionneur
  • Actionneur
  • Transmetteur
  • Effecteur

💡 Astuce mémo

Alimenter → stocker → moduler → convertir → transmettre → agir

📖 10. Chaîne d’information

🔑 Notions clés & Définitions

• Type de signal : Un signal analogique varie de manière continue et prend une infinité de valeurs, un signal numérique prend des valeurs discrètes codées par un mot binaire, et un signal logique ne prend que deux valeurs, vrai ou faux, soit 0 ou 1.
• Capteur : Prélève une grandeur physique et en produit une image exploitable par l'unité de commande.
• Unité de commande : Traite par un programme les informations provenant des capteurs et de l'interface homme-machine afin de définir les ordres envoyés aux préactionneurs.
• Interface homme-machine : L'interface homme-machine acquiert la consigne d'un utilisateur et en produit une image exploitable ; elle peut également informer l'utilisateur sur l'état du système.

💡 Astuce mémo

Acquérir → traiter → communiquer

📖 11. Capteurs et signaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Préactionneur : Module et délivre la puissance utile aux actionneurs sur commande de l'unité de commande.
• Actionneur : Convertit la puissance délivrée en une puissance d'un autre type, souvent mécanique de translation ou de rotation.
• Effecteur : Agit directement sur la matière d'œuvre pour la déplacer ou la transformer.
• Transmetteur : Adapte et transmet la puissance convertie par l'actionneur afin de la rendre utilisable par l'effecteur.
• Interface de communication : Permet au système d'échanger des informations avec d'autres systèmes.

★ À maîtriser

📌 Un préactionneur tout ou rien agit comme un interrupteur de la chaîne d'énergie, tandis qu'un préactionneur proportionnel module seulement une partie de la puissance disponible.

Compléments

• Les capteurs TOR transmettent une information binaire à deux états et servent généralement à détecter une position ou une présence, sans mesurer une grandeur sur toute une plage.

💡 Astuce mémo

Analogique : continu ; numérique : discret ; logique : deux états

📊 Tableaux de synthèse

Diagrammes SysML

Diagramme	Rôle principal	Éléments décrits
Cas d'utilisation	Formaliser le besoin	Acteurs et fonctions attendues
Exigences	Décrire les capacités et contraintes	Exigences, niveaux et relations
BDD	Décrire la structure	Systèmes, sous-systèmes et composants
IBD	Décrire les échanges	Flux et ports entre composants