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Chapitre 1 - ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE Résumé : Dans ce chapitre on se propo

Chapitre 1 - ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE Résumé : Dans ce chapitre on se propose d’étudier un système technique, sa fonction globale, sa frontière, les entrées - sorties de matières d’œuvre.On s’intéresse particulièrement à la structure d’un système automatisé(P.O & P.C) et les relations entre ces deux parties. Sommaire 1. Définition d’un système technique .................................................................................................. 2 1.1. Système technique complexe .................................................................................................. 2 2. Cycle de vie d’un système technique .............................................................................................. 3 3. Différents systèmes techniques ....................................................................................................... 4 3.1. Classification ........................................................................................................................... 4 3.2. Système élémentaire ................................................................................................................ 4 3.3. Système mécanisé .................................................................................................................... 4 3.4. Système automatisé ................................................................................................................. 5 4. Représentation fonctionnelle ........................................................................................................... 5 4.1. La matière d’œuvre ................................................................................................................. 5 4.2. Les données de contrôle .......................................................................................................... 7 4.3. L’environnement d’un système technique ............................................................................... 7 5. Structure d’un système automatisé .................................................................................................. 8 5.1. Partie Commande & Partie Opérative ..................................................................................... 8 5.1.1. Partie Commande (P.C) ................................................................................................... 8 5.1.2. Partie Opérative (P.O) ..................................................................................................... 8 5.2. Relations entre la partie commande et la partie opérative : Chaîne fonctionnelles ................. 8 5.2.1. Constituants d’une chaîne d’information ...................................................................... 10 5.2.2. Constituants d’une chaîne d’énergie.............................................................................. 12 6. Exercices d’applications ................................................................................................................ 15 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 1. Définition d’un système technique Un système technique est un système physique crée par l’homme pour satisfaire un besoin. Il est composé d’un élément ou d’un ensemble d’éléments (sous-systèmes) agissant ensemble et permettent de remplir une ou plusieurs fonctionnalités technologiques de type simples ou complexes. (Exemple : robot, véhicule électrique, avion, etc.) 1.1. Système technique complexe Un système technique complexe (smartphone, automobile, ...) est un ensemble cohérent de sous-systèmes et de composantspermettent de remplirun ensemble structuré de fonctions techniques complexes et destiné à répondre à un besoin ressenti.Pour modéliser un système, on développe un certain nombre de règlesd’évolution, puis on simule le système suivant ces règles jusqu’à l’obtention du résultat de son comportement. Un système technique complexe est un système dont le résultat final de son comportement n’est pas toujours prédictible directement même en connaissant sesrègles d’évolution. Figure 1.Composition d’un système technique complexe. La complexité d’un système technique complexe provient principalement de deux aspects : Page 2 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 - Ses composants sont multi-disciplinaires et appartiennent à des domaines différents. - L’intégration de ses composants : il y a de nombreuses interrelations entre un nombre important de composants, donc il est difficile de garder une vision unifiée de ce système et de gérer sa conception. 2. Cycle de vie d’un système technique La vie d'un système techniquepeut être décrite suivant un cycle depuis l’étape de spécification jusqu’à l’étape de destruction. Figure 2.Cycle de vie d’un système technique. Généralement dans un cycle de vie d’un système technique on distingue les étapes suivantes : 1. Conception : a) Etude (Besoin + marché) b) Fonctions de service c) Conception développement (Architecture, schéma, plan, modèles de calcul) d) Définition 2. Production : a) Industrialisation b) Fabrication (plans, contrats de phase) c) Contrôle d) Conditionnement 3. Distribution :a) Vente (étude de marché, concurrence, publicité) b) Transport, stockage c) Installation d) Mise en service 4. Utilisation : notice, schéma 5. Maintenance : SAV, pièces détachées. 6. Destruction et recyclage : développement durable Les cycles de vie les plus connus : Le cycle en cascade. Le cycle en spirale. Le cycle en V. Page 3 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 3. Différents systèmes techniques 3.1. Classification Les systèmes techniquespeuvent être classés suivant la nature des taches d’intervention de l’utilisateur sur le système et le type d’interactions entre ces deux dernières (l’utilisateur et le système technique). Par exemple les systèmes de transport on peut les classés en trois catégories comme suivant: - Vélo ordinaire :pour ce système, la génération de l’énergie nécessaire pour le fonctionnement, la commande et la surveillance est fournie par le conducteur, donc il s’agit d’un « système élémentaire ». - Voiture : le conducteur est responsable de la commande et de la surveillance alors quel’énergie nécessaire pour le déplacement est fournie par un moteur thermique, donc il s’agit d’un « système mécanisé ». - Avion sans pilote (Drone) :pour ce système le conducteur est responsable seulement sur surveillance, donc il s’agit d’un « système automatisé »c’est-à-dire le système est autonome et peut fonctionner sans l’intervention de l’utilisateur dans le processus de fonctionnement. 3.2. Système élémentaire Dans un système élémentaire, toutes les tâches sont effectuées par l’utilisateur. Par son expérience acquise (savoir-faire), il dirige le processus (partie commande) et avec ses muscles (énergie musculaire)et à l’aide d’outil plus ou moins rudimentaire (classique) il opère directement sur la matière d’œuvre (partie opérative). En utilisant ses systèmes, les sens de l’homme (yeux, oreilles,…) captent l’état d’avancement de son travail, son cerveau traite ces informations suivant son expérience et son savoir-faire puis ses muscles fournissent l’énergie mécanique nécessaire à la manipulation des outils dumécanisme. 3.3. Système mécanisé Dans un système mécanisé, les travaux humains « lourd » sont remplacés par des actionneurs à énergie de puissance maîtrisée tels que les moteurs, les vérins etc. le travail à réaliser sur la matière d’œuvre est dédié à la machine. Page 4 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 3.4. Système automatisé Dans un système automatisé, les automates assurent la commande des systèmes, le savoir- faire de l’homme (opérateur) est alors stocké dans la mémoire de l’automate. Les informations sur la partie opérative et le milieu extérieur sont obtenus moyennant des capteurs. L’homme s’écarte peu à peu du système pour en devenir le surveillant, le dialogue avec le système s’effectue par l’intermédiaire d’un pupitre. 4. Représentation fonctionnelle La représentation fonctionnelleest un outil qui permet de décrire graphiquement le fonctionnement d’un système technique(les raisons pour lesquelles un système existe ou est à concevoir). Elle met en évidence les fonctions techniques du système à concevoir sous forme de blocs fonctionnels. On retiendra l’actigramme (cf. Figure 3) comme représentation normalisée. Figure 3.Représentation fonctionnelle d’un système technique. 4.1. La matière d’œuvre Chaque système technique agit sur des éléments afin de les modifier. Ces éléments constituent la matière d’œuvre. Celle-ci peut être un produit, une énergie ouune information. La matière d’œuvre sortante MOS est de même nature que la matière d’œuvre entrante MOE. Fonction du système (NB : Il faut utiliser un verbe à l’infinitif) ENERGIE DONNEES DE CONTROLE Matière d’œuvre entrante (MOE) Matière d’œuvre sortante (MOS) EFFECTEUR (Ensemble des moyens agissant sur la matière d’œuvre) Pertes et nuisances Messages Page 5 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 Exemples : Cric de voiture : est un système technique qui est réalisé «du point de vue utilisateur » pour Soulever une voiture pour changer un(e) roue / pneu. Aspirateur : est un système technique qui est réalisé «du point de vue utilisateur » pour éliminer la poussière sur les objets ou d’un local. Eolienne : est un système technique destiné «du point de vue utilisateur » à transformer l'énergie apportée par le vent en énergie électrique. Ordinateur : est un système technique destiné «du point de vue utilisateur» à traiter des données suivant un programme mémorisé dans la machine. Les matières d’œuvre traitées par les quatre systèmes ci-dessus sont : - Cric de voiture Une voiture - Aspirateur Une matière(la poussière) - Eolienne Une énergie - Ordinateur Une information La valeur ajoutée : C’est la modification subie par la matière d’œuvre après passage dans le système est appelée valeur ajoutée. Valeur ajoutée = Matière d'œuvre sortante (MOS) - Matière d'œuvre entrante (MAE) Sol propre Sol poussiéreux Aspirateur ASPIRER LA POUSSIERE Energie électrique Vent Eolienne TRANSFORMER L’ENERGIE Données de sortie Données d’entrée Ordinateur TRAITER LES INFORMATIONS Voiture soulevée Voiture non- soulevée Cric de voiture SOULEVER UNE VOITURE Page 6 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 4.2. Les données de contrôle Ce sont les informations qui entraînent le démarrage ou la modification d’un cycle de production. 4.3. L’environnement d’un système technique Pour assurer sa fonction d’usage, le système technique est placé dans un environnement avec lequel se produisent des échanges appelés flux : - flux de matières d’œuvre. - flux d’énergies. - flux d’informations. - flux de déchets et de nuisances. Ce sont les informations qui entraînent le démarrage ou la modification d’un cycle de production. Consignes utilisateurs Energie électrique Vent Eolienne TRANSFORMER L’ENERGIE Programme à réaliser Données de sortie Données d’entrée Micro- ordinateur TRAITER LES INFORMATIONS Hauteur Voiture soulevée Voiture non- soulevée Cric de voiture SOULEVER UNE VOITURE Mise en marche Sol propre Sol poussiéreux Aspirateur ASPIRER LA POUSSIERE Voiture soulevée Voiture non- soulevée Cric de voiture SOULEVER UNE VOITURE Mise en marche Hauteur Énergie Musculaire Énergie Electrique Programme à réaliser Consignes utilisateurs Energie électrique Vent Eolienne TRANSFORMER L’ENERGIE Déchets Bruit Vitesse vent Énergie Electrique Chaleur Sol propre Sol poussiéreux Aspirateur ASPIRER LA POUSSIERE Données de sortie Données d’entrée Micro- ordinateur TRAITER LES INFORMATIONS Page 7 Cours Analyse Fonctionnelle CH1 5. Structure d’un système automatisé A l’intérieur du système automatisé apparaissent deux parties en interrelations : Une première partie du système reçoit les informations de l’opérateur, elle commande la deuxième partie qui doit exécuter les opérations demandées. La première partie, « cerveau » du système, est appelée Partie Commande (P.C) et la deuxième partie appelée Partie Opérative (P.O) à ces deux constituants, on ajoute l’opérateur uploads/s3/ 1-chap1-etude-sys-tech.pdf