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Avant de faire le lien entre cahier des charges et solution technologiques il me semble important de rappeler l’organisation structurelle générale d’un système car c’est bien un système plus ou moins complexe formé d’une combinaison d’organes technologiques qui en général permettra de répondre aux fonctions spécifiées par le cahier des charges et non pas un organe technologique isolé.
Un système se décompose généralement en une partie commande et une partie opérative qui eux même peuvent se décomposer en plusieurs sous éléments… Afin de simplifier l’analyse structurelle d’un système que ce soit pour son étude ou sa réalisation, un diagramme simple a été mis en place : la chaîne fonctionnelle.
1 : La chaîne fonctionnelle d’un système, vue d’ensemble
Comme je le dis souvent, puisqu’un dessin vaut mieux que milles mots voici à quoi cela ressemble !
Une chaîne fonctionnelle type :
Stop ! J’ai mal à la tête ! C’est quoi tout ce charabia ?
Pas de panique ! Je vais tout vous expliquer.
Tout d’abord on voit que, grosso modo, la structure d’un système se décompose bien en deux parties :
- Une partie commande (PC), représentée par la chaîne d’information.
- Une partie opérative (PO), représentée par la chaîne d’énergie.
Le but de la PC :
Collecter des informations internes ou externes et les traiter afin de générer les ordres à communiquer à la PO et les informations à partager avec l’extérieur.
Le but de la PO :
Exécuter les ordres de la PC afin d’agir sur la matière d’oeuvre entrante pour lui conférer la valeur ajoutée souhaitée en adaptant et en transformant l’énergie disponible.
La matière d’oeuvre entrante dans le système, c’est l’objet sur lequel notre système va agir.
La valeur ajoutée, c’est ce que le système va effectuer sur l’objet.
Cependant je vous le dis tout de suite : La chaîne fonctionnelle permet de représenter la structure générale d’un système : les sous parties que j’expliciterais, correspondant donc à différents types d’organe technologiques, ne sont donc pas toutes présente dans tous les systèmes. De même il n’est pas rare que dans certains cas un même organe technologique puisse effectuer la fonction de plusieurs maillons de la chaine et inversement, qu’un même maillon de la chaine soit réaliser par plusieurs organes technologiques successifs !
Maintenant rentrons d’avantages dans les détails !
2 : Zoom sur la chaine d’énergie
Cette chaîne représente la partie effective du système ! C’est elle qui agit directement sur la matière d’oeuvre et qui effectue la fonction spécifié par le cahier des charges. La chaine d’énergie se décompose généralement en cinq sous partie.
- Une chaîne d’alimentation en forte puissance
Sa fonction est de fournir au système l’énergie de forte puissance. C’est une énergie brute qui peut être électrique, hydraulique, pneumatique et plus rarement mécanique. Comme rien ne se perd rien ne se crée et que tout se transforme, c’est de la chaîne d’alimentation que va provenir l’énergie nécessaire à l’action. Cependant cette énergie brute devra d’abord être adaptée.
- Une chaîne de distribution
Sa fonction est de distribuer l’énergie de forte puissance en fonction des ordres de la PC. Elle permet de diriger de manière contrôlée une partie de l’énergie brute vers la chaîne d’adaptation. Elle présente donc :
-Deux entrées : les ordres provenant de la PC d’une part, l’énergie brute provenant de la chaîne d’alimentation d’autre part.
-Une sortie : l’énergie avec un débit contrôlé.
- Une chaîne de conversion
Sa fonction est de convertir l’énergie disponible en énergie utilisable pour agir sur la matière d’oeuvre. Généralement on converti une énergie électrique en énergie mécanique !
Cependant il est possible d’avoir des convertisseurs électrique/électrique (exemple : convertisseur alternatif/continu).
Ne pas oublier non plus qu’il existe d’autre type d’énergie : hydraulique, pneumatique, thermique etc…
Il faudra ensuite adapter et transmettre cette énergie à la chaîne d’action qui agira sur la matière d’oeuvre.
- Une chaine de transmission
Sa fonction est d’adapter l’énergie convertie (exemple pour l’énergie mécanique de rotation : réduire la vitesse et augmenter le couple) et de la transmettre à la chaine d’action qui elle va agir sur la matière d’oeuvre. Il n’est pas rare de voir plusieurs organes technologiques différents se succéder dans cette chaîne.
- Une chaine d’action
Sa fonction est d’agir sur la matière d’oeuvre afin d’y apporter la valeur ajoutée souhaité par le cahier des charges.
Elle contient le ou les effecteurs qui transforment toute l’énergie qui leur est donnée en action sur la matière d’oeuvre.
Hum… un résumé avec des exemples ?
Pour résumer, la PO permet de fournir l’énergie, la distribuer, la convertir, l’adapter et la transmettre aux effecteurs selon le diagramme suivant :
3 : Zoom sur la chaîne d’information :
Cette chaîne représente la tête pensante de système ! Le cerveau mais aussi les yeux, les oreilles et la bouche du système!
La chaîne d’information se décompose généralement en trois sous partie.
- Une chaîne d’acquisition,
Sa fonction est d’acquérir des informations internes et externes et de les convertir en images informationnelles utilisable par la chaine de calcul.
Elle peut donc être composée de capteurs en tout genre que l’on peut alors assimiler aux yeux du système et qui vont récupérer (observer) une image des données physique directement observable au niveau du système et de ses environ (exemples : vitesse, distance).
Elle peut aussi être composée de ponts de récupérations de données (exemples : antennes, récepteurs infra-rouges, récepteur de commande vocale etc…) que l’on peut assimiler aux oreilles du système, qui vont récupérer (écouter) des consignes utilisateur et autres informations extérieurs.
- Une chaîne de calcul,
Sa fonction est de traiter les informations reçues à partir de la chaine d’acquisition (exemples : informations de vitesse, de distance, de consigne utilisateur) en fonction des données internes au système (exemples : programme, câblage, calibrage) afin de générer la réponse formelle de la tâche à effectuer (exemple : ralentir de X %) qu’il faudra ensuite envoyer à la PO par le biais de la chaîne de communication afin d’obtenir le résultat souhaité. On peut donc l’assimiler au cerveau du système.
- Une chaîne de communication,
Sa fonction est de transférer vers la PO la réponse formelle de la tâche à effectuer convertie en ordres logiques compréhensible par la PO (exemple: signal périodique à rapport cyclique variable (aussi appelé PWM ou MLI), ordre en tout ou rien (ou booléen), signal de fréquence variable etc…), ainsi que de communiquer des données vers l’extérieur (affichage de la vitesse, voyant lumineux etc…). On peut donc l’assimiler à la bouche du système.
Hum… un autre résumé avec des exemples ?
Pour résumer, la PC permet : d’observer, d’écouter, de réfléchir et de communiquer selon le diagramme suivant :
Voilà, ce cours touche à sa fin.
Vous comprendrez que pour répondre à chacune des fonctions spécifiées par le cahier des charges, on mettra en place, un système suivant plus ou moins cette structure.
Maintenant que vous connaissez les bases de cette structure il vous sera plus aisé d’entrevoir les structures technologiques organisées des solutions permettant de réaliser les fonctions spécifiées par votre cahier des charges.
Afin d’organiser votre recherche de solution technologiques en partant des fonctions spécifié par votre cahier des charges il existe certaines méthodes fiables et éprouvées que je vous présenterai dans le prochain tuto.
Un système se décompose généralement en une partie commande et une partie opérative qui eux même peuvent se décomposer en plusieurs sous éléments… Afin de simplifier l’analyse structurelle d’un système que ce soit pour son étude ou sa réalisation, un diagramme simple a été mis en place : la chaîne fonctionnelle.
1 : La chaîne fonctionnelle d’un système, vue d’ensemble
Comme je le dis souvent, puisqu’un dessin vaut mieux que milles mots voici à quoi cela ressemble !
Une chaîne fonctionnelle type :
Stop ! J’ai mal à la tête ! C’est quoi tout ce charabia ?
Pas de panique ! Je vais tout vous expliquer.
Tout d’abord on voit que, grosso modo, la structure d’un système se décompose bien en deux parties :
- Une partie commande (PC), représentée par la chaîne d’information.
- Une partie opérative (PO), représentée par la chaîne d’énergie.
Le but de la PC :
Collecter des informations internes ou externes et les traiter afin de générer les ordres à communiquer à la PO et les informations à partager avec l’extérieur.
Le but de la PO :
Exécuter les ordres de la PC afin d’agir sur la matière d’oeuvre entrante pour lui conférer la valeur ajoutée souhaitée en adaptant et en transformant l’énergie disponible.
La matière d’oeuvre entrante dans le système, c’est l’objet sur lequel notre système va agir.
La valeur ajoutée, c’est ce que le système va effectuer sur l’objet.
Cependant je vous le dis tout de suite : La chaîne fonctionnelle permet de représenter la structure générale d’un système : les sous parties que j’expliciterais, correspondant donc à différents types d’organe technologiques, ne sont donc pas toutes présente dans tous les systèmes. De même il n’est pas rare que dans certains cas un même organe technologique puisse effectuer la fonction de plusieurs maillons de la chaine et inversement, qu’un même maillon de la chaine soit réaliser par plusieurs organes technologiques successifs !
Maintenant rentrons d’avantages dans les détails !
2 : Zoom sur la chaine d’énergie
Cette chaîne représente la partie effective du système ! C’est elle qui agit directement sur la matière d’oeuvre et qui effectue la fonction spécifié par le cahier des charges. La chaine d’énergie se décompose généralement en cinq sous partie.
- Une chaîne d’alimentation en forte puissance
Sa fonction est de fournir au système l’énergie de forte puissance. C’est une énergie brute qui peut être électrique, hydraulique, pneumatique et plus rarement mécanique. Comme rien ne se perd rien ne se crée et que tout se transforme, c’est de la chaîne d’alimentation que va provenir l’énergie nécessaire à l’action. Cependant cette énergie brute devra d’abord être adaptée.
- Une chaîne de distribution
Sa fonction est de distribuer l’énergie de forte puissance en fonction des ordres de la PC. Elle permet de diriger de manière contrôlée une partie de l’énergie brute vers la chaîne d’adaptation. Elle présente donc :
-Deux entrées : les ordres provenant de la PC d’une part, l’énergie brute provenant de la chaîne d’alimentation d’autre part.
-Une sortie : l’énergie avec un débit contrôlé.
- Une chaîne de conversion
Sa fonction est de convertir l’énergie disponible en énergie utilisable pour agir sur la matière d’oeuvre. Généralement on converti une énergie électrique en énergie mécanique !
Cependant il est possible d’avoir des convertisseurs électrique/électrique (exemple : convertisseur alternatif/continu).
Ne pas oublier non plus qu’il existe d’autre type d’énergie : hydraulique, pneumatique, thermique etc…
Il faudra ensuite adapter et transmettre cette énergie à la chaîne d’action qui agira sur la matière d’oeuvre.
- Une chaine de transmission
Sa fonction est d’adapter l’énergie convertie (exemple pour l’énergie mécanique de rotation : réduire la vitesse et augmenter le couple) et de la transmettre à la chaine d’action qui elle va agir sur la matière d’oeuvre. Il n’est pas rare de voir plusieurs organes technologiques différents se succéder dans cette chaîne.
- Une chaine d’action
Sa fonction est d’agir sur la matière d’oeuvre afin d’y apporter la valeur ajoutée souhaité par le cahier des charges.
Elle contient le ou les effecteurs qui transforment toute l’énergie qui leur est donnée en action sur la matière d’oeuvre.
Hum… un résumé avec des exemples ?
Pour résumer, la PO permet de fournir l’énergie, la distribuer, la convertir, l’adapter et la transmettre aux effecteurs selon le diagramme suivant :
3 : Zoom sur la chaîne d’information :
Cette chaîne représente la tête pensante de système ! Le cerveau mais aussi les yeux, les oreilles et la bouche du système!
La chaîne d’information se décompose généralement en trois sous partie.
- Une chaîne d’acquisition,
Sa fonction est d’acquérir des informations internes et externes et de les convertir en images informationnelles utilisable par la chaine de calcul.
Elle peut donc être composée de capteurs en tout genre que l’on peut alors assimiler aux yeux du système et qui vont récupérer (observer) une image des données physique directement observable au niveau du système et de ses environ (exemples : vitesse, distance).
Elle peut aussi être composée de ponts de récupérations de données (exemples : antennes, récepteurs infra-rouges, récepteur de commande vocale etc…) que l’on peut assimiler aux oreilles du système, qui vont récupérer (écouter) des consignes utilisateur et autres informations extérieurs.
- Une chaîne de calcul,
Sa fonction est de traiter les informations reçues à partir de la chaine d’acquisition (exemples : informations de vitesse, de distance, de consigne utilisateur) en fonction des données internes au système (exemples : programme, câblage, calibrage) afin de générer la réponse formelle de la tâche à effectuer (exemple : ralentir de X %) qu’il faudra ensuite envoyer à la PO par le biais de la chaîne de communication afin d’obtenir le résultat souhaité. On peut donc l’assimiler au cerveau du système.
- Une chaîne de communication,
Sa fonction est de transférer vers la PO la réponse formelle de la tâche à effectuer convertie en ordres logiques compréhensible par la PO (exemple: signal périodique à rapport cyclique variable (aussi appelé PWM ou MLI), ordre en tout ou rien (ou booléen), signal de fréquence variable etc…), ainsi que de communiquer des données vers l’extérieur (affichage de la vitesse, voyant lumineux etc…). On peut donc l’assimiler à la bouche du système.
Hum… un autre résumé avec des exemples ?
Pour résumer, la PC permet : d’observer, d’écouter, de réfléchir et de communiquer selon le diagramme suivant :
Voilà, ce cours touche à sa fin.
Vous comprendrez que pour répondre à chacune des fonctions spécifiées par le cahier des charges, on mettra en place, un système suivant plus ou moins cette structure.
Maintenant que vous connaissez les bases de cette structure il vous sera plus aisé d’entrevoir les structures technologiques organisées des solutions permettant de réaliser les fonctions spécifiées par votre cahier des charges.
Afin d’organiser votre recherche de solution technologiques en partant des fonctions spécifié par votre cahier des charges il existe certaines méthodes fiables et éprouvées que je vous présenterai dans le prochain tuto.
