Fiche de révision : Analyse des systèmes industriels

📋 Plan du Cours

1. Notion et classification des systèmes
2. Écarts et fonction globale
3. Matière d’œuvre et valeur ajoutée
4. Organisation des chaînes fonctionnelles
5. Énergie et liens de puissance
6. Actionneurs et pré-actionneurs
7. Capteurs et chaîne d’information

📖 1. Notion et classification des systèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Système : Un ensemble d’éléments en interaction, organisé pour atteindre un ou plusieurs résultats quantifiables en termes de performance.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

⚡ Les systèmes se distinguent en systèmes naturels, comme le système solaire, et systèmes artificiels créés par l’Homme pour remplir une fonction précise.

🔄 Processus — Un système industriel complexe peut être décomposé en sous-systèmes plus simples, puis jusqu’à des composants élémentaires, chaque sous-système étant lui-même composé d’éléments en interaction.

💡 Astuce mémo

Pièces + interactions = système

📖 2. Écarts et fonction globale

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction globale : D’un système est de conférer une valeur ajoutée à une matière d’œuvre entrante.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

⚡ Le système souhaité est défini par le cahier des charges, le système simulé est défini numériquement par des fichiers exécutables par des logiciels de simulation, et le système réel correspond au système matériel disponible physiquement ou virtuellement.

• La démarche de l’ingénieur étudie l’écart entre les performances attendues et simulées, l’écart entre les performances attendues et mesurées, ainsi que l’écart entre les performances simulées et mesurées.

Compléments

📌 L’objectif de la démarche de l’ingénieur est de comprendre et de minimiser les écarts entre performances attendues, simulées et mesurées.

💡 Astuce mémo

Attendu → simulé → mesuré

📖 3. Matière d’œuvre et valeur ajoutée

🔑 Notions clés & Définitions

• Valeur ajoutée : La raison d’être d’un système et peut correspondre à une transformation, un stockage ou un déplacement de la matière d’œuvre.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

• Les trois types de matière d’œuvre sont la matière ou le produit, l’énergie et l’information.

⚡ La transformation modifie la forme de la matière d’œuvre entrante, le stockage modifie la matière d’œuvre dans le temps et le déplacement modifie la matière d’œuvre dans l’espace.

💡 Astuce mémo

Transformer, stocker, déplacer

📖 4. Organisation des chaînes fonctionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Partie commande : Regroupe les organes de décision qui assurent le fonctionnement de la partie opérative et gèrent les opérations selon les informations issues de la partie opérative et des interfaces homme-machine.
• Partie opérative : Effectue le travail prévu par le système.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

⚡ La chaîne d’information, associée à la partie commande, agit sur les flux de données, tandis que la chaîne d’énergie, associée à la partie opérative, agit sur les flux de matière et d’énergie.

🔄 Processus — La chaîne d’information acquiert, code, élabore les ordres, mémorise puis restitue et communique les informations vers l’extérieur.

🔄 Processus — La chaîne d’énergie stocke et alimente l’énergie, la module en vue de sa conversion, la convertit en l’adaptant pour la transmettre, puis agit sur la matière d’œuvre entrante.

💡 Astuce mémo

PC décide, PO agit

📖 5. Énergie et liens de puissance

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

🧮 Formule — Un lien de puissance véhicule une grandeur d’effort et une grandeur de flux dont le produit est une puissance.

• Pour l’énergie électrique, la tension U en volts est la grandeur d’effort et le courant I en ampères est la grandeur de flux.

Compléments

• Pour l’énergie mécanique de translation, la force F en newtons est la grandeur d’effort et la vitesse V en mètres par seconde est la grandeur de flux.

• Pour l’énergie mécanique de rotation, le couple C en newtons-mètres est la grandeur d’effort et la vitesse de rotation Ω en radians par seconde est la grandeur de flux.

• Pour l’énergie hydraulique ou pneumatique, la pression P en pascals est la grandeur d’effort et le débit volumique QV en mètres cubes par seconde est la grandeur de flux.

• Pour l’énergie thermique, la température T en kelvins est la grandeur d’effort et le flux d’entropie QS en watts par degré Celsius est la grandeur de flux.

💡 Astuce mémo

Effort × flux = puissance

📖 6. Actionneurs et pré-actionneurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Actionneur : Un organe de la partie opérative qui convertit une énergie d’entrée disponible sous une certaine forme en une énergie de sortie utilisable pour produire un effet donné, notamment une force ou un mouvement de rotation ou de translation.
• Pré-actionneur : Permet, à partir d’un signal de commande basse énergie, de mettre un actionneur en relation avec une source d’énergie de puissance élevée.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

• Un moteur électrique transforme l’énergie électrique en énergie mécanique de rotation, ou parfois de translation, et comporte un stator fixe et un rotor tournant.

⚡ Un vérin transforme l’énergie pneumatique ou hydraulique en énergie mécanique de translation ; dans un vérin simple effet, la sortie de tige est obtenue par le fluide sous pression et la rentrée par un ressort, tandis que dans un vérin double effet les deux mouvements sont obtenus par le fluide sous pression.

Compléments

• Un moteur pas à pas possède un rotor qui ne tourne pas continûment et son nombre de pas par tour varie entre 48 et 200.

• Un moteur à courant continu tourne à des vitesses nominales allant de 100 tr/min à 10 000 tr/min.

💡 Astuce mémo

Commander avant d’actionner

📖 7. Capteurs et chaîne d’information

🔑 Notions clés & Définitions

• Capteur : Recueille une information sur le comportement de la partie opérative ou sur l’état de l’environnement et la transforme en information exploitable par la partie commande.
• Capteur analogique : Délivre une image proportionnelle à la grandeur captée.
• Capteur numérique : Détecte une grandeur physique et la code en un signal binaire.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

⚡ Un capteur tout ou rien délivre un signal qui ne peut prendre que deux états possibles, vrai ou faux.

Compléments

• Un capteur intelligent peut capter une grandeur, traiter les données, communiquer avec l’extérieur et diagnostiquer les pannes.

💡 Astuce mémo

Capter, coder, communiquer

📊 Tableaux de synthèse

Types de capteurs

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Un système ne se réduit pas à l’ensemble de ses pièces : les interactions entre elles sont indispensables.
2. Le système simulé n’est pas le système réel : il est défini par un modèle numérique.
3. La matière d’œuvre ne désigne pas uniquement une matière physique : elle peut aussi être de l’énergie ou de l’information.
4. La partie commande décide et pilote ; elle n’effectue pas directement le travail prévu.
5. La grandeur d’effort et la grandeur de flux ne sont pas deux puissances : leur produit représente la puissance.
6. Un actionneur convertit une énergie ; un pré-actionneur met cette énergie à disposition de l’actionneur.
7. Un capteur recueille une information et la rend exploitable par la partie commande ; il ne constitue pas un actionneur.