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Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Te

Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie Direction Générale des Etudes Technologiques Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Djerba Élaboré par : Marouan FASSATOUI (Assistant technologue) Public cible : Génie Mécanique (GM) Parcours : L2GM Élaboré par : Bacem JRAD Version 2011-2012 S Su up pp po or rt t d de e C Co ou ur rs s S Sy ys st tè èm me es s A Au ut to om ma at ti is sé és s Mr. Bacem JRAD 2 I. Systèmes: I.1- Fonction Globale d’un Système L a fonction globale de tout système (figure 1) est de conférer une valeur ajoutée, à un ensemble de matières d’œuvre dans un ou un contexte donné. De plus, un système de production est dit « industriel » si l’obtention de cette valeur ajoutée, pour un ensemble de matières d’œuvre donné, a un caractère reproductible et peut être exprimée et quantifiée en termes économiques. Figure1 : Système I.2- Matières d’œuvre Une matière d’œuvre peut se présenter sous plusieurs formes. Par exemple :  Un PRODUIT, c’est à-dire de la matière, à l’état solide, liquide ou gazeux, et sous une forme plus ou moins transformée :  des objets techniques : roulement, moteur, véhicule, …etc  des produits chimiques : pétrole, matière plastiques…etc  des produits textiles : fibre, tissu, vêtements…etc  des produits électroniques : transistor, puce, microprocesseur, automate programmable,…etc  De l’ENERGIE  sous forme : électrique, thermique, hydraulique,…etc  qu’il faut : produire, stocker, transporter, convertir, utiliser,…  De l’INFORMATION  sous forme écrite, physique, audiovisuelle,…etc  qu’il faut : produire, stocker, transporter, transmettre, communiquer, décoder, utiliser,…etc C Ch ha ap pi it tr re e : : 1 1 Introduction aux Systèmes Automatisés Mr. Bacem JRAD 3 I.3- Valeur ajoutée La valeur ajoutée à ces matières d’œuvre est l’objectif global pour lequel a été défini, conçu, réalisé puis éventuellement modifié, le système. Cette valeur ajoutée peut résulter par exemple :  Une MODIFICATION PHYSIQUE des matières d’œuvre :  traitement mécanique : usinage, broyage,..etc  traitement chimique ou biologique ;  conversion d’énergie ;  traitement thermique ;  D’une MISE EN POSITION particulière, ou d’un TRANSFERT, de ces matières d’œuvre :  Manutention, transport, stockage ;  D’un prélèvement D’INFORMATION sur ces matières d’œuvre :  contrôle, mesure, lecture,..etc I.4- Contexte et valeur ajoutée  La nature, la quantité et la qualité de la valeur ajoutée peuvent varier pour tenir compte de l’évolution des besoins de la société dans laquelle s’insère le système. Ce qui peut conduire à modifier le système, voire l’abandonner pour en construire un nouveau.  L’environnement, c’est à-dire le CONTEXTE physique, social, économique, politique,…joue un rôle essentiel dans le fonctionnement du système et influe sur la qualité et/ou la quantité de la Valeur ajoutée. I.5-Exemples de systèmes Système Matières d’œuvre Valeur Ajoutée Contexte Entrantes Sortantes Entreprise de presse informations Revues, journaux… Mise en forme, commentaire, diffusion Public visé, lois sur la presse, Centrale électrique Energie : pétrole, charbon, gaz,… Energie électrique Conversion sous une forme plus aisément distribuable Prix des matières premières, consommation,... Usine d’assemblage (automobile, électronique) Composants, pièces détachées Constituants et équipements assemblage Consommation, prix, concurrence, sous-traitance, … Centre de soins (système de santé) malades Individuels soignés Soins, bonne santé Sécurité sociale, moyens et personnels de santé, Mr. Bacem JRAD 4 I.5- Système de production Un système de production est un système à caractère industriel possédant les caractéristiques suivantes :  L’obtention de la valeur ajoutée présente, pour un ensemble de matières d’œuvre donné, un caractère reproductible,  La valeur ajoutée peut être exprimée et quantifiée en termes économiques Un système de production répond au besoin d’élaborer des produits, de l’énergie ou de l’information à un coût rentable pour l’utilisateur du système. L’élaboration progressive de la valeur ajoutée sur les matières d’œuvre est obtenue :  au moyen d’un ensemble d’éléments ou de dispositifs opératifs, appelés partie opérative et plus ou moins mécanisés,  par l’action, à certains moments, d’opérateurs humains et/ou de dispositifs de commande pour assurer la coordination des dispositifs opératifs. Tout système de production possède une structure semblable au schéma ci-dessous : Figure2 : Système de production II. Systèmes et production automatisée II.1- Automatisation L’automatisation de la production consiste à transférer tout ou partie des tâches de coordination, auparavant exécutées par des opérateurs humains, dans un ensemble d’objets techniques appelé PARTIE COMMANDE. La partie commande mémorise le savoir faire des opérateurs pour obtenir la suite des actions à effectuer sur les matières d’œuvre afin d’élaborer la valeur ajoutée. Elle exploite un ensemble d’informations prélevées sur la Partie Opérative pour élaborer la succession des ordres nécessaires pour obtenir les actions souhaitées. Mr. Bacem JRAD 5 Figure3 : Système de production automatisée II.2- Objectifs de l’automatisation L’automatisation permet d’apporter des éléments supplémentaires à la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en termes objectifs par :  accroître la productivité du système c’est-à-dire augmenté la quantité de produits élaborés pendant une durée donnée. Cet accroissement de productivité exprime un gain de valeur ajoutée sous forme :  d’une meilleure rentabilité,  d’une meilleur compétitivité,…etc  améliorer la flexibilité de production ;  améliorer la qualité du produit grâce à une meilleure répétabilité de la valeur ajoutée ;  s’adapter à des contextes particuliers  adaptation à des environnements hostiles pour l’homme (milieu marin, spatial, nucléaire,…etc),  adaptation à des tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l’homme.  Augmenter la sécurité, etc… D’autres objectifs, à caractères sociaux, financiers,… peuvent s’ajouter à ceux-ci. II.3- Conduite et surveillance d’un système automatisé Mr. Bacem JRAD 6 Il s’avère très difficile en pratique d’intégrer dans une Partie de Commande la totalité des savoir-faire humains de sorte que l’automatisation reste souvent partielle : certaines tâches restent confiées à des intervenants humains. A ces causes « techniques » viennent s’ajouter des considérations économiques de compétitivité des considérations financières imposant un fractionnement des investissements, considérations sociales d'automatisation « douce » Certaines tâches restent donc manuelles et l'automatisation devra donc prendre en compte la spécificité du travail humain, c'est-à-dire en particulier :  assurer le dialogue entre les intervenant le système automatisé ;  assurer la sécurité de ces intervenants d l'exécution de leurs tâches manuelles ; En outre le modèle de fonctionnement la Partie Commande, choisi par le concepteur du système, ne correspond qu'à un ensemble de situations prévues, c'est-à-dire retenues par le concepteur parmi un ensemble situations possibles. Or il est impératif de pouvoir faire face à des situations non prévues (donc non retenues en général pour des raisons économiques compte tenu de leur faible probabilité) voir imprévisible. Seul un opérateur peut alors intervenir prendre les décisions requises par cette situation : il assure une fonction de conduite et surveillance du système automatisé. Cette fonction peut être plus ou moins assistée par ensemble de moyens (pupitres, informatique,...). Le concepteur devra alors : - fournir à l'intervenant (ou lui permettre prélever) toutes les informations significatives (ou indices) nécessaires à l’analyse de la situation ; - lui permettre d'agir sur le système, soit directement (dépannage,…), soit indirectement (consignes de sécurité, de marches et d’arrêts,…). II.4- Structure d’un système automatisé Tout système automatisé comporte : - une Partie Opérative (P.O.) procédant au traitement des matières d’œuvre afin d’élaborer la valeur ajoutée ; - une Partie Commande (P.C.) coordonnant la succession des actions sur la P.O. avec la finalité d’obtenir cette valeur ajoutée. Cette partie de commande élabore les ordres transmis aux actionneurs à partir des informations fournies par la machine au moyen d’interrupteurs de position, thermostats et autres dispositifs appelés capteurs. La partie commande reçoit également des informations transmises par un opérateur en fonctionnement normal, ou un dépanneur en cas de réglage ou de mauvais fonctionnement de la partie commande ou de la partie opérative. Mr. Bacem JRAD 7 Entre la partie commande et l’homme se trouve la partie dialogue qui permet à ce dernier de transmettre des informations au moyen de dispositifs adaptés (boutons poussoirs, commutateurs…etc) Le système automatisé est en interaction avec le contexte physique et humain extérieur au système. Figure 4: Structure d’un système automatisé Analyse de la partie opérative : La partie opérative se compose de trois ensembles :  L’unité de production dont la fonction est de réaliser la fabrication ou la transformation pour laquelle elle remplit un rôle dans le processus industriel.  Les actionneurs qui apportent à l’unité de production l’énergie nécessaire à son fonctionnement à partir d’une source d’énergie extérieure (cas d’un moteur par exemple).Ces actionneurs peuvent aussi prélever de l’énergie sur l’unité de production pour la retourner vers un récepteur d’énergie extérieur (cas d’un frein, par exemple).  Les capteurs qui créent, à partir d’informations de natures divers (déplacement, température…etc), des informations utilisables par la partie commande (ouverture ou fermeture d’un circuit électrique, par exemple) Analyse de la partie commande : La partie commande se compose de quatre ensembles : Mr. Bacem JRAD 8  Les interfaces d’entrée qui transforment les informations issues des capteurs placés sur la partie opérative ou dans la uploads/Industriel/ cours-automatismes-industrielsv2-chapitres-123456.pdf