Fiche de révision : Ingénierie système et SysML

📋 Plan du Cours

1. Besoin et analyse fonctionnelle
2. Cahier des charges fonctionnel
3. Conception et créativité
4. Méthodes de conception
5. Écoconception et cycle de vie
6. Système complexe et SysML
7. Diagramme des exigences
8. Diagrammes structurels et contexte
9. Chaînes fonctionnelles du système
10. Énergie et chaîne de puissance

📖 1. Besoin et analyse fonctionnelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Ingénierie système : Démarche méthodologique qui regroupe les activités de conception, d’évolution et de vérification d’un système répondant aux besoins du client et des parties prenantes.
• Besoin : NF X 50-150 — Nécessité ou désir éprouvé par un utilisateur potentiel.
• Produit : Ce qui est ou sera fourni à un utilisateur pour répondre à un besoin et peut être un objet, un service ou un processus.

📝 Points essentiels

• L’analyse du besoin caractérise un besoin en le qualifiant et en le quantifiant avec des grandeurs objectives et mesurables.

💡 Astuce mémo

À qui ? Sur quoi ? Dans quel but ?

📖 2. Cahier des charges fonctionnel

🔑 Notions clés & Définitions

• Cahier des charges fonctionnel : Document contractuel de référence qui regroupe et caractérise les fonctions définies lors de l’analyse des besoins.
• Flexibilité : Limite d’acceptation associée au niveau d’un critère, au-delà de laquelle le produit n’est plus conforme.
• Critère : Caractéristique permettant d’évaluer une fonction.

📝 Points essentiels

• Pour le kit City Drive, le cahier des charges indique une autonomie de 80 km avec une flexibilité de ± 40 km, une vitesse maximale avec assistance de 25 km/h et une puissance mécanique maximale de 250 W.

💡 Astuce mémo

Critère mesurable, niveau attendu, flexibilité tolérée

📖 3. Conception et créativité

🔑 Notions clés & Définitions

• Design : Activité de création à vocation souvent industrielle ou commerciale visant à inventer, améliorer ou faciliter l’usage d’un produit ou d’un service.
• Ergonomie : Étude scientifique de la relation entre l’Homme et ses moyens, méthodes et milieux de travail.

📝 Points essentiels

• L’ergonomie comprend trois dimensions:
  • l’ergonomie physique
  • l’ergonomie cognitive
  • l’ergonomie organisationnelle

💡 Astuce mémo

Évolution technique versus évolution d’usage

📖 4. Méthodes de conception

★ À maîtriser

• Le cycle en V suit une conception descendante du besoin vers la conception détaillée, puis une validation remontante par les tests unitaires, d’intégration et de validation avant l’acceptation par le client.

• 🔄 Les méthodes agiles répètent trois temps:

  1. réunion de planification
  2. sprint
  3. revue de sprint

Compléments

• Les quatre valeurs fondamentales des méthodes agiles privilégient les personnes en interaction, une application fonctionnelle, la collaboration avec le client et l’acceptation des changements.

💡 Astuce mémo

Cycle en V : besoin → conception → réalisation → validation

📖 5. Écoconception et cycle de vie

🔑 Notions clés & Définitions

• Écoconception : Méthode de conception qui économise les ressources utilisées et réduit les impacts environnementaux durant toutes les phases de vie du système.

★ À maîtriser

• L’analyse du cycle de vie évalue les impacts environnementaux d’un produit depuis l’extraction des matières premières jusqu’à son traitement en fin de vie. — ONU

Compléments

• Les impacts évalués peuvent comprendre:
  • les émissions de gaz à effet de serre
  • l’épuisement des ressources
  • l’eutrophisation de l’eau
  • l’acidification du milieu
  • la dégradation de la couche d’ozone

💡 Astuce mémo

Analyse du cycle de vie → réduction des impacts environnementaux

📖 6. Système complexe et SysML

🔑 Notions clés & Définitions

• Système : ISO 15288 — Arrangement d’éléments en interaction organisé pour atteindre un ou plusieurs objectifs définis.
• SysML : Langage de modélisation proposant des outils graphiques communs pour décrire un système complexe pluri-technologique.

📝 Points essentiels

• Les diagrammes SysML décrivent trois points de vue:
  • le point de vue fonctionnel
  • le point de vue structurel
  • le point de vue comportemental

💡 Astuce mémo

F-S-C : fonctionnel, structurel, comportemental

📖 7. Diagramme des exigences

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme des exigences : Traduction du cahier des charges en une décomposition d’exigences fonctionnelles, techniques, économiques et environnementales.

📝 Points essentiels

📌 La contenance décompose une exigence composite en exigences unitaires, le raffinement précise une exigence et la dérivation relie des exigences de niveaux différents dont l’une découle de l’autre.

• La relation « satisfy » indique qu’un bloc ou un sous-système satisfait une exigence, tandis que la relation « verify » associe un test à cette exigence.

💡 Astuce mémo

Contenir → raffiner → dériver → satisfaire → vérifier

📖 8. Diagrammes structurels et contexte

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de contexte : Définition de la frontière et de l’environnement du système, avec la phase du cycle de vie étudiée et les acteurs environnants.

📝 Points essentiels

📌 Le diagramme de définition de blocs décrit la hiérarchie des constituants, tandis que le diagramme de blocs internes décrit les échanges entre les blocs et avec l’environnement.

• Dans un diagramme de définition de blocs, la composition impose que le bloc contenu soit nécessaire au bloc conteneur, tandis que l’agrégation simple ne l’impose pas.

💡 Astuce mémo

BDD : hiérarchie des blocs ; IBD : échanges entre blocs

📖 9. Chaînes fonctionnelles du système

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne d’information : La chaîne d’information fonctionne à basse puissance pour acquérir, coder, traiter, communiquer et restituer des informations.
• Chaîne de puissance : La chaîne de puissance fonctionne à haute puissance pour alimenter, stocker, distribuer ou moduler, convertir, transmettre, adapter et agir.
• Capteur : Dispositif qui acquiert une grandeur physique appelée mesurande et fournit une image en tension exploitable par l’unité de commande.

📝 Points essentiels

• Les informations peuvent être de nature logique, analogique ou numérique : une information logique possède deux états, une information analogique varie continûment et une information numérique prend un nombre fini de valeurs.

💡 Astuce mémo

Information : décider ; puissance : agir

📖 10. Énergie et chaîne de puissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie : Capacité d’un système à produire un travail mécanique, un rayonnement ou de la chaleur, et son unité dans le Système international est le joule.

★ À maîtriser

📐 Formule — La puissance représente le débit d’énergie et vérifie $P(t)=\frac{dE}{dt}$.

📐 Formule — La puissance est le produit d’une grandeur d’effort et d’une grandeur de flux : $P(t)=e(t)f(t)$.

• La chaîne de puissance alimente ou stocke l’énergie, distribue ou module la puissance, convertit sa forme, la transmet et l’adapte, puis agit sur la matière d’œuvre grâce à l’effecteur.

📌 Un pré-actionneur distribue ou module la puissance selon les ordres de commande, tandis qu’un actionneur convertit cette puissance en une forme adaptée à l’action.

Compléments

• Dans le kit City Drive, la batterie Lithium-ion a une capacité de 10 A⋅h.

• Dans le kit City Drive, la batterie et l’adaptateur alimentent la chaîne de puissance, la carte de puissance distribue ou module l’énergie électrique, le moteur brushless la convertit en puissance mécanique de rotation et la roue agit sur le déplacement du cycliste.

💡 Astuce mémo

Alimenter → stocker → moduler → convertir → transmettre → agir

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des diagrammes SysML