QCM : Chaînes fonctionnelles des systèmes (41 questions)

Explication

L’ingénierie système étudie la conception et la validation des systèmes. L’étude des phénomènes naturels relève des sciences physiques, la fabrication seule ne couvre pas cette démarche, et la simulation seule ne comprend ni la conception ni la validation au sens large.

Explication

Les sciences physiques cherchent à comprendre et maîtriser les phénomènes environnants, tandis que les sciences industrielles de l’ingénieur portent sur les réalisations humaines. Attribuer le génie de l’homme aux phénomènes naturels inverse la distinction, tout comme attribuer le génie de la nature aux réalisations humaines; réduire les sciences physiques à la conception de systèmes humains confond leurs domaines.

Explication

Carmat est conçu pour remplacer le cœur de patients atteints d’insuffisance cardiaque en phase terminale, en attendant une greffe ou de façon définitive. L’insuffisance modérée ne correspond pas à l’indication donnée, et le dispositif n’est pas décrit comme un simple soutien après greffe ni comme un remplacement de cœur greffé.

Explication

Les six compétences citées sont analyser, modéliser, résoudre, expérimenter, concevoir et communiquer. Fabriquer, observer et mémoriser remplacent respectivement des compétences de cette liste, ce qui explique les erreurs proposées.

Explication

Un système associe de façon structurée des éléments dont les interactions organisées servent une fonction globale. Un assemblage sans organisation néglige les interactions, des fonctions indépendantes ne décrivent pas la fonction globale et l’environnement n’est pas le système lui-même.

Explication

La complexité et la pluri-technologie sont caractérisées ici par des éléments nombreux et des échanges de matière, d’énergie ou d’information de formes différentes. La variété des éléments seule ne suffit pas, l’absence d’échanges va à l’encontre du critère, et la frontière d’étude n’est pas le critère de cette caractérisation.

Explication

La frontière d’étude définit le système analysé et sépare ses constituants internes de l’environnement extérieur. La fonction globale décrit ce que le système accomplit, le milieu environnant est extérieur au système et les échanges décrivent ses interactions.

Explication

Le cycle de vie recense les étapes depuis l’identification du besoin à l’origine de la conception jusqu’au recyclage des constituants après l’usage. La fabrication et le transport ne couvrent qu’une partie du cycle, qui commence avant la mise en service et se poursuit au-delà de la maintenance.

Explication

La définition collective d’un produit s’appuie sur un jumeau numérique partagé, un langage compréhensible par les différents métiers et des modélisations fondées sur cette maquette et ce langage. Des maquettes locales affaiblissent le partage, des langages propres aux métiers ne constituent pas un langage commun, et des modélisations indépendantes ne reposent pas sur les outils partagés.

Explication

SysML est un langage de description de l’ingénierie système qui propose des diagrammes permettant de modéliser le système aux différentes phases de son cycle de vie. Un langage limité à la conception manque cette portée, un langage général de communication n’est pas une description d’ingénierie système et les procédés de fabrication ne sont pas un langage de modélisation.

Explication

En CPGE, les maquettes numériques servent à modéliser, les diagrammes SysML à décrire fonctions et structure matérielle, et les simulations à évaluer les performances. Les mesures expérimentales et le prototype ne remplacent pas ces outils dans la combinaison demandée.

Explication

L’analyse du besoin le caractérise en le qualifiant et en le quantifiant à l’aide de grandeurs mesurables. Traduire immédiatement le besoin en solutions ou s’appuyer sur des avis non mesurés ne réalise pas cette caractérisation.

Explication

Le besoin des clients potentiels évolue constamment sous l’effet de changements économiques, sociaux et environnementaux ainsi que des innovations. Réduire les causes aux innovations ou aux choix de conception en omet une partie.

Explication

La fonction globale exprime la raison d’être du système du point de vue de l’utilisateur et ne doit pas prescrire de solution technologique. Un mécanisme ou un procédé de fabrication décrit une manière de réaliser la fonction.

Explication

Le diagramme de cas d’utilisation formalise le besoin du point de vue utilisateur en représentant les acteurs et les fonctions attendues visibles de l’extérieur. Un diagramme de structure ou un modèle numérique porte sur la description matérielle plutôt que sur ces interactions externes.

Explication

Le critère est la grandeur mesurable utilisée pour évaluer l’exigence : ici, la température. La limite de 40 °C est le niveau, tandis que la tolérance de 2 °C correspond à la flexibilité.

Explication

Une exigence exprime une fonction, une règle, une contrainte ou une performance que le système doit satisfaire. La solution technique est un moyen de conception, et une méthode de vérification ne définit pas l’exigence.

Explication

Le diagramme des exigences regroupe hiérarchiquement les exigences que le système doit satisfaire. Le diagramme de cas d’utilisation formalise le besoin du point de vue des acteurs, tandis que le CdCF est un document exposant les exigences et leurs caractéristiques.

Explication

Le CdCF expose l’ensemble des exigences à satisfaire ainsi que leurs caractéristiques : critère, niveau et flexibilité. Le diagramme req organise les exigences hiérarchiquement, mais n’est pas le document défini ici.

Explication

Le développement durable répond aux besoins des générations présentes sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs. Le principe ne se limite ni à la croissance actuelle ni à la seule protection des ressources.

Explication

L’ACV vise à réduire les impacts environnementaux en considérant toutes les étapes du cycle de vie, de l’extraction des matières premières au traitement en fin de vie. L’étude limitée à la fabrication ou aux déchets ne couvre pas l’ensemble du cycle.

Explication

L’analyse structurelle définit les constituants internes d’un système ainsi que la manière dont ils interagissent. Les performances attendues relèvent de la caractérisation des performances, les fonctions externes décrivent un autre aspect du système, et les conditions d’utilisation concernent son environnement.

Explication

Le BDD inventorie les constituants et les organise par décomposition descendante, des sous-systèmes aux éléments. L’IBD décrit plutôt leurs échanges, tandis que les ports de service et de flux représentent des échanges particuliers dans un IBD.

Explication

L’IBD identifie les échanges de matière, d’énergie et d’information entre les constituants. Le BDD sert à inventorier et décomposer les blocs, et la décomposition ou l’inventaire ne décrit pas les échanges entre composants.

Explication

Un watt équivaut à un joule par seconde ; un transfert de $12\,\mathrm{J}$ en une seconde correspond donc à $12\,\mathrm{W}$. Le joule mesure l’énergie, la valeur $0{,}083\,\mathrm{W}$ inverse le rapport, et $\mathrm{J\,s}$ multiplie au lieu de diviser par le temps.

Explication

En translation, la puissance est le produit de la force et de la vitesse ; ici, $8\times3=24\,\mathrm{W}$. L’addition donne $11$, le signe négatif supposerait des directions opposées, et la division ne respecte pas la relation puissance-effort-flux.

Explication

L’unité d’alimentation fournit à la chaîne la puissance nécessaire aux besoins de l’actionneur. Le stockage temporaire relève de l’unité de stockage, la modulation sur ordre du pré-actionneur et le changement de nature de puissance de l’actionneur.

Explication

Sur ordre de l’unité de commande, le pré-actionneur délivre et/ou module la puissance utile aux actionneurs. Fournir la puissance relève de l’alimentation, la convertir de l’actionneur et agir sur la matière d’œuvre de l’effecteur.

Explication

Un pré-actionneur tout ou rien, comme un contacteur, laisse passer ou coupe la puissance ; un variateur en module la quantité délivrée. La modulation attribuée au contacteur inverse les rôles, tandis que conversion et stockage relèvent d’autres fonctions.

Explication

Un actionneur convertit la puissance reçue en une puissance d’un autre type, ici de l’électrique vers la mécanique de rotation. L’adaptation sans changement de nature et la transmission mécanique sont des fonctions distinctes, tandis que la modulation relève du pré-actionneur.

Explication

Le transmetteur, aussi appelé mécanisme, adapte et transmet la puissance convertie par l’actionneur afin de la rendre utilisable par l’effecteur. La conversion appartient à l’actionneur, l’action sur la matière d’œuvre à l’effecteur et la fourniture de puissance à l’alimentation.

Explication

L’effecteur agit sur la matière d’œuvre afin de lui apporter une valeur ajoutée, de la déplacer ou de la transformer. Le transmetteur rend la puissance utilisable par l’effecteur, l’actionneur convertit la puissance et l’alimentation la fournit.

Explication

Un signal analogique varie en continu et peut prendre une infinité de valeurs, tandis qu’un signal numérique prend des valeurs discrètes codées en bits. Le signal logique est limité à deux valeurs, et le signal numérique n’est pas nécessairement limité à deux états.

Explication

Un capteur acquiert une grandeur physique et en produit une image exploitable par l’unité de commande. La saisie d’une consigne relève de l’interface homme-machine, le traitement relève de l’unité de commande et la restitution s’effectue par l’interface machine-homme.

Explication

Dans la famille des capteurs, un détecteur délivre un signal logique, un codeur un signal numérique et un capteur un signal analogique. Associer le numérique au détecteur, l’analogique au codeur ou le logique au capteur confond les types de signaux délivrés.

Explication

L’unité de commande traite par programme les informations des capteurs et de l’interface homme-machine, puis commande le pré-actionneur et les signalisations de l’interface machine-homme. Le capteur et l’interface homme-machine acquièrent des informations, tandis que l’interface machine-homme restitue des informations à l’utilisateur.

Explication

Une chaîne fonctionnelle relie les constituants internes à leurs fonctions pour réaliser une activité particulière, et met en œuvre une activité unique. L’ensemble des activités confond le système entier avec une chaîne, tandis que les chaînes de puissance et d’information décrivent des rôles fonctionnels distincts.

Explication

La chaîne de puissance convertit un ordre de la partie commande en effet sur la matière d’œuvre, ici le mouvement du vantail. La chaîne d’information prélève et convertit des grandeurs physiques, tandis que la chaîne fonctionnelle représente les relations entre constituants et fonctions pour une activité.

Explication

La chaîne d’information prélève des grandeurs physiques de la partie opérative ou de l’environnement et les convertit en signaux interprétables par la partie commande. La chaîne de puissance agit sur la matière d’œuvre, tandis que la chaîne fonctionnelle décrit l’organisation liée à une activité.

Explication

L’énergie ou le travail correspond à la quantité globale fournie entre les états, alors que la puissance caractérise le débit d’énergie à chaque instant. Dire que l’énergie augmente avec la rapidité confond quantité et débit ; faire dépendre l’énergie du temps confond les deux grandeurs ; conclure que les puissances sont identiques néglige leur différence de durée.

Explication

L’unité de stockage conserve l’énergie afin de rendre temporairement le système autonome. L’alimentation fournit la puissance à la chaîne, le pré-actionneur délivre ou module la puissance utile, et le conditionnement de l’air concerne une autre fonction.