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Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 1 ANALYSE ET MODELISATION DES SYSTEMES LANGAGE SysML : I/ DEFINITIONS : 1.1 SYSTEME : Un système est un ensemble de composants qui collaborent à la réalisation d’un ensemble de tâches en vue de fournir un ensemble de services, cet ensemble est soumis à un environnement donné et interagit ainsi avec un sous-ensemble des éléments de cet environnement. Un système est un ensemble d’éléments, de constituants, de personnes, agencés, organisés, dans le but de répondre à un besoin. Il ne peut y avoir de système sans besoin. «Un besoin est une nécessité, un désir éprouvé par un utilisateur». Exemples : tondeuse à gazon électrique, airbus 380, vélo, souris d’ordinateur, machine à café. Point de vue global du système. 1.2 PRODUIT Le produit est ce qui est fourni à l’utilisateur pour répondre à un besoin. Un produit est un compromis entre le besoin du client et les contraintes industrielles. 1.3 CYCLE DE VIE D’UN PRODUIT : Toute vie de produit est répartie en étapes successives qu’on peut définir par : 1 Analyse de besoin Déterminer le besoin, enquête, récupération d'informations (étude de marché, étude de la concurrence) 2 Etude de faisabilité Identifier les fonctions, les classer, les hiérarchiser, rédiger le CDCF. 3 Conception Recherche de solutions, étude de solutions, tests, prototype et essais. Choix d'une solution. 4 Définition Plans, schémas, calculs. 5 Industrialisation Prévoir les moyens financiers, matériels et humains 6 Homologations Autorisations, labels, certificats, agréments. 7 Production Gérer la production/commandes, contrôle qualité, suivi du stock et approvisionnements. 8 Commercialisation Emballer, distribuer, publicité, vendre. 9 Utilisation Mode d'emploi, garantie, S.A.V, échange, reprise 10 Elimination Recycler, Valoriser énergétiquement, Détruire, Stocker. FONCTION PRINCIPALE DU SYSTEME Matière d’œuvre à l’état initial Matière d’œuvre à l’état final Système Matière d’œuvre entrante Matière d’œuvre sortante Contraintes Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 2 1.4 LES ECARTS : L’étude du système s’appuie sur le triangle suivant : Chronologiquement, elle débute par la définition du système souhaité, elle se poursuit par la conception numérique du système simulé puis après validation par le contrôle des écarts entre les performances simulées et les performances attendues. Enfin, elle permet en passant à la réalisation, d’obtenir le système. Le but des Sciences Industrielles de l’Ingénieur (et des industriels) et de quantifier et maîtriser l’ensemble de ces écarts pour atteindre la satisfaction client la plus grande possible. 1.5 MATIERE D’ŒUVRE : La matière d’œuvre est la partie de l’environnement du système sur laquelle agit le système. La matière d’œuvre évolue à travers le système d’un état initial à un état final. L’état final est l’état initial augmenté de la Valeur Ajoutée Matière d’œuvre sortante = Matière d’œuvre entrante + Valeur ajoutée Elle peut être : une énergie, une matière ou une information. Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 3 1.6 FONCTION : Une fonction est l’action attendue d’un système exprimée exclusivement en terme de finalité .Chaque fonction doit être exprimée formulée par un verbe à l'infinitif suivi d'un ou plusieurs compléments. On distingue plusieurs types de fonctions qui sont employées ou non selon le type d’analyse que l’on fait : 1.6.1 FONCTIONS DE SERVICE : Actions attendues d’un système pour répondre à un besoin. Elles font la valeur d’un produit. D’un point de vue concepteur, les fonctions de service se répartissent en : •Fonction principale : C’est la fonction essentielle du produit, elle justifie sa création, Un même produit peut posséder plusieurs fonctions principales •Fonction contrainte : fonctions complémentaires particulières qui limite la liberté du concepteur. Cette limite est imposée par le demandeur, le contexte, des normes de sécurités, etc.… Indépendamment ces fonctions de service peuvent être réparties aussi en deux catégories, c’est le point de vue utilisateur : •Fonction d’usage : liée à l’aspect utilitaire du produit. •Fonction d’estime : liée à l’aspect psychologique ou affectif (esthétisme, image…). Elles sont voulues et directement perçues par le client. 1.6.2 FONCTIONS TECHNIQUES (« DE CONSTRUCTION », « DE CONCEPTION »): Fonctions techniques : elles résultent d’actions internes au produit et dépendent de la conception et des solutions technologiques choisies pour réaliser les fonctions de service. Elles sont le plus souvent ignorées par le client. 1.7 CONTRAINTES : sont les données de contrôle qui déclenchent l’activation ou contrôlent le système.  Energie : électrique, pneumatique, hydraulique, humaine…  Configuration : programmation d’un API ou ordinateur  Réglage : vitesse, course, paramètres électriques  Exploitation : données opérateur et matériel : départ cycle, réarmement, déclenchement d’un relais… 1.8 VALEUR AJOUTEE : Le système est donc un générateur de prestation, il rend un service en agissant sur la matière d’œuvre. On peut caractériser ce service par la valeur ajoutée qu’il apporte à la matière d’œuvre entrante pour donner la matière d’œuvre sortante. On peut écrire de manière schématique: Matière d’œuvre sortante = Matière d’oeuvre entrante + Valeur ajoutée Cette valeur ajoutée peut bien évidemment prendre des formes très variées, en voici quelques exemples: constance dans le temps déplacement dans l’espace modification de forme matière Frigidaire Grue, voiture usine d’assemblage énergie accumulateur, batterie ligne électrique, tuyau Eolienne, mcc information Imprimerie, cd rom, livre, disque dur satellite de télécoms, fibre optique Capteur, modem 1.9 LES PERFORMANCES D’UN SYSTEME : Il est nécessaire de préciser la fonction principale d’un système afin de définir ses performances attendues. Aux fonctions on attribue : MO VA Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 4 Critère(s): échelle retenue (ex: longueur, poids, temps, couleur,...) pour apprécier la manière dont une fonction est remplie. Niveau: niveau repéré dans l’échelle adoptée pour un critère (ex: 20 cm, 15 kg, ...) Flexibilité: modulation tolérée du niveau (ex: à 2cm près) II / CARACTERISTIQUES D’UN SYSTEME : Pour caractériser un système complexe, il faut préalablement définir ses principales caractéristiques : 2.1 CONTEXTE : Le contexte du système représente l’environnement dans lequel il s’insère, d’un point de vue très général. Il s’agit de définir : – le type de milieu environnant (milieu marin, milieu domestique...), – le domaine d’application (transport, mécanique agricole, équipement, conditionnement, enseignement, agroalimentaire, sport...), – le type de public utilisateur (professionnel du bâtiment, particulier, jeunes...), – le niveau de qualité par rapport aux systèmes concurrents, – etc... 2.2 FRONTIERE D’ÉTUDE: La frontière d’un système est une limite réelle ou fictive, partageant l’ensemble des composants considérés comme appartenant au système du reste, appelé milieu extérieur. 2.3 IMPACT ENVIRONNEMENTAL : Dans chaque étape du cycle de vie d’un produit, il est nécessaire de maîtriser et minimiser l’utilisation de matériaux non renouvelables ou nocifs, l’énergie consommée ainsi que les diverses nuisances (sonores, olfactives, visuelles...). 2.4 MATIERE D’ŒUVRE : On peut alors distinguer les systèmes par le type de matière d’œuvre sur laquelle ils agissent:  Un produit  Une énergie  Une information 2.5 CRITERE TECHNICO-ECONOMIQUE : Durée de vie, coût, faisabilité, quantité, fiabilité, qualité, grande diffusion ou limitée, etc. 2.6 FLUX ECHANGES: De la matière, de l’énergie, de l’information… III/ CHAINES FONCTIONNELLES : 3.1 PARTIE OPERATIVE PARTIE DE COMMANDE Un système automatisé est une réalisation industrielle permettant d’exécuter ce que l’homme ne peut pas faire et d’une façon autonome. Il permet d’améliorer les conditions de travail et la productivité d’une entreprise. Il comprend deux parties : Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 5 - UNE PARTIE OPERATIVE (PO) : en général mécanisée, qui agit physiquement sur la matière d'œuvre, pour lui apporter la valeur ajoutée Elle regroupe l'ensemble des opérateurs technologiques qui assurent et contrôlent la production. - UNE PARTIE COMMANDE (PC) : qui élabore des ordres en fonction des informations reçues de la partie opérative ou à partir des consignes affichées par l'opérateur. - INTERFACE HOMME MACHINE (IHM) : qui permet à l'opérateur (utilisateur) de dialoguer avec la PC. - Actionneur : Objet technologique convertissant une grandeur d'entrée (énergie) en une grandeur de sortie (énergie) utilisable pour obtenir une action définie. Exemples : vérin hydraulique, moteur électrique à courant continu, ... - Capteur : Objet technologique de prélèvement d'information sur un processus, réalisant la conversion d'une grandeur physique mesurée (position, vitesse, température, force, pression…) en une autre grandeur physique exploitable par un constituant de traitement (généralement électrique : tension ou intensité). Exemples : capteur de position inductif, capteur de fin de course d'un vérin pneumatique ... - Pré actionneur : Constituant de la gestion de l'énergie de commande de l'actionneur. Exemples : contacteur, distributeur pneumatique, transistor de commutation… - les transmetteurs : adaptent au mode de fonctionnement l'énergie délivrée par l'actionneur (réducteur, mécanisme de transformation de mouvement) - les effecteurs agissent directement sur la matière d'œuvre et lui apportent sa valeur ajoutée (pince, poussoir, tapis roulant...) 3.2 CHAINE D’ENERGIE, CHAINE D’INFORMATION : Une chaine d’énergie réalise une action à partir de l’énergie disponible. Une chaine d’information réalise l’acquisition et le traitement de l’information. Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 6 Chaine d’information : Sciences Industrielles LYDEX_CPGE Page 7 Chaine d’énergie : Exemple : Machine de rééducation : SYS-REEDUC IV/ MODELES DE DESCRIPTION FONCTIONNELS, COMPORTEMENTAUX ET STRUCTURELS : 4.1 Cahier des charges fonctionnel : Le cahier des charges fonctionnel (CDCF) est un document formulant le besoin, au moyen de fonctions détaillant les services rendus par le produit et les contraintes auxquelles il est soumis. Le cahier uploads/Industriel/ modelisation-des-systemes-tsi.pdf