Fiche de révision : Analyse des systèmes pluritechniques

📋 Plan du Cours

1. Systèmes techniques et cycle de vie
2. Exigences et impacts du produit
3. Ingénierie système et SysML
4. Besoin et cas d’utilisation
5. Diagrammes et relations d’exigences
6. Architecture structurelle SysML
7. Chaînes d’information et de puissance
8. Signaux et acquisition d’information
9. Constituants de la chaîne de puissance
10. Systèmes automatisés et signaux
11. Systèmes à événements discrets
12. Systèmes asservis en boucle fermée

📖 1. Systèmes techniques et cycle de vie

🔑 Notions clés & Définitions

• Système technique : [5] - Ensemble de composants qui interagissent de manière organisée pour accomplir une finalité commune.

★ À maîtriser

• Les systèmes étudiés en sciences industrielles sont pluritechniques parce qu’ils réunissent des composants issus de domaines tels que la mécanique, l’électronique, la thermique et l’informatique.

• Le cycle de vie d’un produit industriel comprend : l’expression du besoin, la spécification, la conception et la réalisation, l’intégration-vérification-validation-qualification (IVVQ), la distribution et l’exploitation, la fin de vie et le recyclage

• Le cahier des charges fonctionnel exprime le besoin en fonctionnalités attendues et précise les exigences, les niveaux de performance et les contraintes.

Compléments

📌 Dans le cycle en V, la phase descendante définit les performances et conçoit l’architecture et les composants, tandis que la phase ascendante teste les composants, les sous-systèmes puis le système complet.

💡 Astuce mémo

Besoin → spécification → conception → IVVQ → exploitation → fin de vie

📖 2. Exigences et impacts du produit

★ À maîtriser

• Le développement durable articule trois piliers :

  • économique
  • social
  • environnemental

• L’empreinte carbone comptabilise les émissions de gaz à effet de serre générées au cours du cycle de vie d’un produit.

Compléments

• La fabrication d’une batterie de voiture électrique peut représenter plus de 40 % de ses émissions de gaz à effet de serre.

• Les produits en fin de vie peuvent être : abandonnés, incinérés pour produire de la chaleur et de l’électricité, recyclés après séparation de leurs matériaux

📖 3. Ingénierie système et SysML

★ À maîtriser

• L’ingénierie système vise à concevoir des systèmes répondant à des exigences précises en optimisant des critères stratégiques comme la qualité, le coût, les délais et la rentabilité.

• Un système peut être étudié selon trois points de vue :

  • besoin et exigences
  • fonctions et comportements
  • structure

Compléments

• L’ingénierie système s’appuie sur la cohérence et la mise à jour des informations ainsi que sur la traçabilité des décisions de conception.

• SysML est une adaptation d’UML destinée aux applications d’ingénierie système, initiée par l’INCOSE.

📖 4. Besoin et cas d’utilisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Acteur : Rôle interagissant avec le système pendant son usage, et non une personne spécifique.

★ À maîtriser

• Le diagramme de contexte présente le système technique et les éléments de son milieu extérieur avec lesquels il interagit, mais ce n’est pas un diagramme SysML normalisé.

• Dans un diagramme des cas d’utilisation, les fonctions sont formulées par des verbes à l’infinitif et placées dans la frontière du système, tandis que les acteurs sont reliés aux cas concernés.

Compléments

📌 Dans un diagramme des cas d’utilisation, « include » indique qu’un cas est nécessaire à un autre, tandis que « extend » représente une option qui étend un cas de base.

📖 5. Diagrammes et relations d’exigences

★ À maîtriser

• Un diagramme des exigences précise les capacités et contraintes du système et peut associer aux exigences des critères de performance avec des niveaux à atteindre.

📌 La relation de contenance décompose une exigence composite en exigences unitaires, tandis que la dérivation relie des exigences de niveaux différents.

📌 La relation de raffinement ajoute des précisions ou des critères de performance à une exigence, tandis que la satisfaction indique qu’un élément répond à une exigence et que la vérification désigne un moyen d’en contrôler le respect.

Compléments

• Le cahier des charges fonctionnel associe à chaque fonction un critère mesurant la satisfaction et un niveau indiquant la valeur à atteindre.

• Pour la caméra embarquée de l’exemple, la définition d’image dépasse 3840 × 2160 pixels, la palette de couleurs est de 216 couleurs et le temps de réponse photo est inférieur à 400 ms.

📖 6. Architecture structurelle SysML

★ À maîtriser

• Le diagramme de définition de blocs (BDD) décrit la composition et la décomposition d’un système en sous-systèmes et composants.

• Le diagramme de blocs internes (IBD) représente les interactions entre composants et les flux échangés au moyen de ports.

📌 La composition lie un contenant à un contenu qui n’a pas de raison d’être sans lui, tandis que l’agrégation lie un contenant à un contenu qui peut exister indépendamment.

Compléments

• Dans un BDD, une association relie des blocs sans relation hiérarchique nécessaire et peut préciser le nombre d’éléments concernés.

💡 Astuce mémo

BDD décompose les blocs ; IBD montre leurs échanges

📖 7. Chaînes d’information et de puissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne d’information : Récupère des données de l’environnement ou de l’utilisateur pour produire des consignes ou des messages destinés au pilotage, à la supervision ou au contrôle.
• Chaîne de puissance : Transfère l’énergie depuis une source d’alimentation pour agir sur l’environnement ou la matière d’œuvre.

★ À maîtriser

• Les fonctions génériques de la chaîne d’information sont :
  • acquérir
  • traiter
  • communiquer

Compléments

• La chaîne d’information transmet des ordres à la chaîne de puissance, qui fournit en retour des données sur l’état de ses actions.

💡 Astuce mémo

L’information pilote ; la puissance agit

📖 8. Signaux et acquisition d’information

★ À maîtriser

📌 Un signal analogique peut prendre toutes les valeurs d’un intervalle réel, un signal logique prend deux valeurs et un signal numérique prend des valeurs dans un ensemble discret.

📌 Un capteur mesure une grandeur continue et fournit un signal analogique, un détecteur traite une grandeur à deux états et fournit un signal logique, et un codeur traite une grandeur discrète et fournit un signal numérique.

Compléments

• Un convertisseur analogique-numérique (CAN) transforme un signal analogique en signal numérique.

• La fonction traiter est souvent réalisée par des calculateurs constitués de cartes électroniques programmables, comme des cartes à microprocesseur ou à microcontrôleur.

• La fonction communiquer peut être assurée par des interfaces homme-machine ou par des liaisons de transfert d’information filaires ou sans fil.

💡 Astuce mémo

Capteur analogique, détecteur logique, codeur numérique

📖 9. Constituants de la chaîne de puissance

★ À maîtriser

• Les fonctions génériques de la chaîne de puissance sont :
  • alimenter
  • moduler
  • convertir
  • transmettre
  • agir

📌 Les préactionneurs ou distributeurs modulent la puissance disponible selon les ordres de la chaîne d’information, tandis que les actionneurs convertissent la nature de la puissance.

• L’effecteur agit sur la partie de l’environnement que le système doit modifier.

Compléments

• Les transmetteurs modifient les caractéristiques d’une puissance sans en changer la nature et peuvent convertir un mouvement de rotation en translation.

💡 Astuce mémo

Alimenter → moduler → convertir → transmettre → agir

📖 10. Systèmes automatisés et signaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Système automatisé : Système technique capable d’enchaîner des opérations sans intervention d’un utilisateur.

★ À maîtriser

• Les signaux d’un système automatisé comprennent : les signaux de consigne, les signaux de retour issus de capteurs, les signaux de commande destinés à la chaîne de puissance

Compléments

📌 Les systèmes automatisés exécutent des opérations sans intervention de l’utilisateur, tandis que les systèmes intelligents peuvent prendre des décisions complexes, raisonner ou structurer de l’information.

📌 Un schéma-bloc acausal représente les liens et les flux échangés sans imposer le sens entrée-sortie aux grandeurs de flux ou d’effort des composants de puissance.

📖 11. Systèmes à événements discrets

★ À maîtriser

📌 Dans une fonction logique combinatoire, la sortie dépend des entrées à l’instant considéré, tandis que dans une fonction séquentielle, elle dépend aussi de l’état antérieur.

Compléments

• Dans un algorithme, les variables d’entrée sont lues, puis des conditions peuvent déterminer l’exécution d’instructions ou leur répétition, et les variables internes et de sortie peuvent être modifiées.

📌 Dans une structure « SI condition ALORS instruction 1 SINON instruction 2 », l’instruction 1 s’exécute si la condition est vraie et l’instruction 2 si elle est fausse.

📌 Dans une structure « TANT QUE condition instruction », l’instruction est répétée tant que la condition reste vraie.

💡 Astuce mémo

Combinatoire : entrées présentes ; séquentiel : entrées et état antérieur

📖 12. Systèmes asservis en boucle fermée

🔑 Notions clés & Définitions

• Système asservi : Système qui cherche à rendre chaque signal de réponse aussi proche que possible de son signal de consigne associé, ces deux signaux ayant la même unité.

★ À maîtriser

📌 En commande directe, le signal de commande est construit uniquement à partir de la consigne, tandis qu’une commande avec retour utilise la consigne et une image de la réponse.

• Dans une boucle fermée, le signal de retour est comparé à la consigne pour former un écart, que le correcteur transforme en signal de commande appliqué à la chaîne directe.

Compléments

• Une perturbation est un transfert d’énergie extérieur, indépendant de la volonté de l’utilisateur, qui peut affecter le comportement du système.

• La chaîne de retour d’un système asservi comprend une chaîne d’acquisition avec au moins un capteur, et la chaîne directe associée au retour forme un système en boucle fermée.

💡 Astuce mémo

Consigne → écart → correction → commande → réponse → retour

📊 Tableaux de synthèse

Fonctions des chaînes fonctionnelles