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ETUDE DES SYSTEMESETUDE DES SYSTEMES

Définitions

Méthodologie

Description

Type SADT

Type FAST

Type APTE

Autres modèles

Système Automatisé

Généralités

Définitions

Structure

Frontière

Représentation

1 Généralités et définition

2 Méthodologie et objectifs d’analyse

3 Quelques modèles de description31 Modèle SADT

32 Modèle FAST

33 Modèle APTE

33 Autres modèles

4 Les systèmes automatisés41 Généralités

42 Quelques définitions

43 Structure d’un ensemble automatisé

44 Frontière d’isolement PO - PC

45 Représentation d’une chaîne fonctionnelle

Sommaire


Ensemble de composants issus de différentes technologies ( mécanique, électronique, informatique…) qui assemblés d’une certaine façon sont destinés à remplir une fonction.

OUVRE-PORTAIL

SYSTEMESYSTEME :

Moto réducteur

Bras articuléElectro serrure

Centrale de commande avec radio récepteur

Antenne et clignotant

Interrupteur

Digi code

Emetteur radio (non représenté)

Serrure manuelle

Photocellule émettrice

1 Généralités et définitionDéfinitions

Méthodologie

Description

Type SADT

Type FAST

Type APTE

Autres modèles


Généralités

Définitions

Structure

Frontière

Représentation


MatièreMatière d’œuvred’œuvre: Ce sur quoi agit le système.Une matière d’œuvre peut seprésenter sous plusieurs formes par exemple, un produit c’est à dire de la matièreà l’état solide, liquide ou gazeux et sous forme plus ou moins transformée.

ValeurValeur ajoutéeajoutée: Le système fait passer la matière d’œuvre d’un état initial àun état final, en créant une valeur ajoutée. Elle peut être de différentes natures,modification physique de la matière, arrangement particulier sans modificationparticulière, mise en position ou transfert, prélèvement d’informations sur laMO..

FonctionsFonctions: Une fonction est l’action attendue d’un système ou l’un de sesconstituants exprimée exclusivement en termes de finalité. Une fonction estformulée par un verbe à l’infinitif suivi d’un complément. Elles sont l’expressiondu besoin,le pourquoi, auquel le système satisfait. Le terme de fonction estgénéralement accompagné d’un qualificatif précisant sa nature. Il existe plusieursmodèles d’identification ou de représentation de ces fonctions (APTE, SADT,FAST).

Définitions

Méthodologie

Description

Type SADT

Type FAST

Type APTE

Autres modèles


Généralités

Définitions

Structure

Frontière

Représentation


PerformancesPerformances: Données qui caractérisent le niveau d’une fonction de service.

StructureStructure: C’est la manière dont les différents constituants, matériels etlogiciels qui le composent sont organisés et reliés topographiquement pourréaliser la ou les fonctions attendues.

TâchesTâches: Elles permettent d’assurer les fonctions. Elles se manifestent lors dufonctionnement du système par la succession chronologique des actionseffectuées en fonction des informations reçues.

Structure et tâches expriment comment les fonctions sont réalisées dans l’espaceet dans le temps

-Fonctions de Service: Elles représentent les interactions entre le système et son environnement pour assurer l’obtention de la fonction globale.

-Fonction Globale: C’est la raison d’être d’un système. Elle permet de conférer une valeur ajoutée aux matières d’œuvre présentes en entrée du système.

Un système pourra être classé suivant différents critères: le domaine d’application, la nature des matières d’œuvre, la nature des flux….

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Type SADT

Type FAST

Type APTE

Autres modèles


Généralités

Définitions

Structure

Frontière

Représentation


Toute description, analyse, modélisation d’un système doit correspondre à un OBJECTIF clairement défini.

Cette description peut s’attacher à :

La fonction du système c’est :L’ASPECT FONCTIONNEL

La structure du système c’est :L’ASPECT STRUCTUREL

Au fonctionnement ou aux tâches exécutées par le système c’est :

L’ASPECT COMPORTEMENTAL

Le Robert donne pour définition:

Analyse: Opération intellectuelle consistant à décomposer un ensemble en ses éléments essentiels afin d’en saisir les rapports et donner un schéma d’ensemble.

Modélisation: Représentation simplifié plus ou moins formalisé d’un processus ou d’un système.

2 Méthodologie et objectifs d’analyseDéfinitions

Méthodologie

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Type SADT

Type FAST

Type APTE

Autres modèles


Généralités

Définitions

Structure

Frontière

Représentation


3 Quelques modèles de description

La fonction globale y est décomposée fonctionnellement par niveauxsuccessifs. Les liens entre fonctions sont exprimés selon un formalismeprécis , les codes "MECS" :

13 Le modèle SADT (analyse structurelle du système)

Structured Analysis for Design and Technic.

Premier niveau d’analyseNiveau A-0

Deuxième niveau d’analyseNiveau A 0

Moyens

Entrées

Sorties

Contrôle

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Type SADT

Type FAST

Type APTE

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Généralités

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Structure

Frontière

Représentation


1 Définition de la frontière (moyens)

niveau: A-0

Ouvre portail plus les accessoires

(télécommande, détecteurs, gyrophare.....)

Portail en position

initiale

Portail en position

finale

MANŒUVRER

LE PORTAIL

2 Définition de la fonction globale3 Définition des matières d’œuvres

Présence d’énergie Présence ext. Informations defonctionnementRéglages

4 Définition des données de contrôles5 Définition des autres sorties

informations d’états

Niveau A-0

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Type SADT

Type FAST

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Généralités

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Structure

Frontière

Représentation


Portail en position initiale Portail en

position finale

informations d’étatsautorisation de fonctionnementautorisation de fonctionnement

information information présenceprésence

énergieénergiemécaniquemécanique

énergie limitéeénergie limitée

Présence d’énergiePrésence extérieure

Informations de fonctionnement

Réglages

Manoeuvrer le portail Niveau : A 0

Traiter lesinformations

A1

Carte de CommandeCarte de Commande

Limiteur de couple Limiteur de couple

Contrôler lesanomalies A3

Détecter une présence

A5

PhotocellulesPhotocellules

Actionner leportail

A4

Bras articulésBras articulés

Transformerl’énergie

A2

MotoMoto--réducteurréducteur

Niveau A 0

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Structure

Frontière

Représentation


32 Le modèle FAST (analyse fonctionnelle et structurelle du système)

Fonction Analysis System Technic

Il se présente sous forme d’un arbre de fonction partant de lafonction globale ou d’une fonction de service.

Sa lecture est fondée sur une technique interrogative :« Pourquoi cette fonction doit-elle être assurée ? Comment ?Quand ? »

Une représentation FAST peut se limiter à décrire desfonctions (décomposition fonctionnelle) ou déboucher sur dessolutions détaillées

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Généralités

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Structure

Frontière

Représentation


FonctionFonctionprincipaleprincipale

FonctionFonctioncomposantecomposante

Fonction Fonction élémentaireélémentaire

SolutionSolutiontechniquetechnique

Ouvrir unPortail

COMMENT

Déplacerles vantaux

Assurerla sécurité

COMMENT

Transformer l’énergie

Adapter l’énergie

Transformer lemouvement

Gérer les finsde course

Verrouiller lesvantaux

Gérer les modesmarche arrêt

Limiter la poussée

Prévenir les usagers

COMMENT

Limiteur de couple

électromécanique

Moteurélectrique

Réducteurépicycloïdal

Bras articulés

Limiteur decouple et prog.

Serrure

Cellule+télécommande+

programme

Gyrophare

POURQUOI

COMMENT

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Représentation


32 Le modèle APTE (analyse fonctionnelle du système)

Ce modèle est issu d’une palette d’outils nécessaires à l’écrituredu Cahier Des Charges Fonctionnels ( CDCF ). L’idée est qu’au travers del’analyse du besoin associé au système ou au produit à concevoir ou àreconcevoir, de l’examen des interactions du produit ou système avec sonenvironnement, on exprime et on caractérise les fonctions de serviceattendues.

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Type SADT

Type FAST

Type APTE

Autres modèles


Généralités

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Structure

Frontière

Représentation


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Type FAST

Type APTE

Autres modèles


Généralités

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Structure

Frontière

Représentation


34 Autres modèlesLa modélisation correspond toujours à une représentation simplifiée en vued’un objectif précis. Nous découvrirons tout au long de l’année divers outilsutiles à l’ingénieur dans sa visualisation ou mise en équation des problèmes àrésoudre. Voici deux exemples de modèles permettant de traduire lefonctionnement du portail selon deux points de vue.

341 Modélisation des mobilités du portail : analyse cinématiqueÉléments constitutifs de la partie opérative

xryr

zr

PortailFixation au pilier de la

clôture

Axe Motoréducteur

Bras articulés( lié au bras articulé)

Rotation autour de l’axe ZMise en place des liaisons permettant de modéliser les mobilités

La liaison permettant de modéliser une mobilité en rotation autour d’un axe est une Liaison Pivot d’axe z

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Type APTE

Autres modèles


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Structure

Frontière

Représentation


332 Modélisation du fonctionnement séquentiel de l’ouvre portail:analyse du système de commande

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Frontière

Représentation


4 Les systèmes automatisés

Un système automatisé est un système à caractère en général industrielpossédant les caractéristiques suivantes

- l'obtention de la valeur ajoutée présente, pour un ensemblede matières d’œuvre donné, un caractère reproductible- la valeur ajoutée peut être exprimée et quantifiée en termeséconomiques.

Un système automatisé répond au besoin d'élaborer des produits, de l'énergie ou de l'information à un coût rentable pour l'utilisateur.

41 Généralités

42 Quelques définitions

Frontière d'un système: C'est une limite fictive, permettantd'isoler le système du milieu extérieur, afin de définir lesfonctions et les propriétés internes de celui-ci et de caractériser lesentrées sorties. La définition de la frontière d'isolement est unpréalable à toute étude.

Définitions

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Type SADT

Type FAST

Type APTE

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Généralités

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Structure

Frontière

Représentation


Entrées/Sorties d'un système: Tout système traite des entrées et des sorties quipeuvent être soit des matières, des énergies, des informations. Parmi ces entrées ondistinguera celles qui sont fonctionnelles pour le système (obtention de la valeurajoutée) et celles qui constituent des perturbations ou des nuisances.E/S de matières d’œuvre: La fonction du système est le traitement de ces matières d’œuvre, pour les

faire passer d'un état initial à un état final.

E/S d'informations: Elles sont essentielles pour le dialogue homme-système ou pour la communication avec l'extérieur

E/S d'énergie: Pour l'entrée,elles sont de différentes sortes,elles sont indispensables pour l'apportd'une valeur ajoutée. Pour les sorties elles constituent soit la sortie principale si elle estla matière d’œuvre, soit des énergies résiduelles perdues par le système.

E/S intempestive: Il s'agit là de perturbations et de sorties de types déchets ou nuisances. La conception du système cherche à minimiser leur influence.

SYSTEMESSYSTEMES

Matières d’œuvre entrantes Matières d’œuvre sortantes

Informations d’entrée (Consignes ou Messages) Informations de sorties (Signalisation ou Messages)

Perturbations (défauts, parasites)

Énergie(s)Déchets énergie(s) résiduelles et nuisances

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43 Structure d’un ensemble automatiséL'automatisation d'un système consiste à transférer tout ou partie des

tâches de coordination, auparavant exécutées par des opérateurs humains, dansun ensemble d'objets techniques appelé PARTIEPARTIE COMMANDECOMMANDE.

La partie commande mémorise le savoir faire des opérateurs pourobtenir la suite des actions à effectuer sur les matières d’œuvre afin d'élaborer lavaleur ajoutée. Elle exploite un ensemble d'informations prélevées sur laPARTIEPARTIE OPERATIVEOPERATIVE pour élaborer la succession des ordres nécessaires pourobtenir les actions souhaitées.- PARTIEPARTIE OPERATIVEOPERATIVE :: C'est elle qui assure la transformation des matièresd’œuvre permettant l'élaboration de la valeur ajoutée. Au plan informationnel,elle émet vers la partie commande des comptes rendus indiquant lesmodifications opérées sur la matière d’œuvre, elle reçoit des ordres déclenchantou arrêtant les transformations énergétiques nécessaires sur la matière d’œuvre.

- PARTIEPARTIE COMMANDECOMMANDE :: C'est un ensemble capable de reproduire un modèlede fonctionnement exprimant le savoir faire humain. Elle commande la partieopérative pour obtenir les effets voulus, par l'émission d'ordres en fonctiond'informations disponibles, comptes rendus, consignes et du modèle construit.Elle peut échanger des informations avec l'opérateur ou d'autres systèmes.

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Frontière

Représentation


Un système est donc constitué d'une Partie Opérative (PO) et d'une Partie Commande (PC). Lesinformations échangées entre la PC et la PO sont des informations internes au système alors que lesconsignes, signalisations, autres messages sont en relation avec l'extérieur.

Remarque : Pendant son fonctionnement la partie commande interagit : - avec la partie opérative

- avec le milieu extérieur environnant à travers la frontière d'isolement du système (opérateur, d'autres parties commande externes au système, ...).

Partie

Opérative

Partie

Commande

Matières d’œuvre entrantes Matières d’œuvre sortantes

Perturbations

Énergie(s) Déchets énergie(s) Résiduelle(s) et nuisances

Informations d’entrée (Consignes ou Messages) Informations de sorties

(Signalisation ou Messages)

OrdresComptes

Rendus

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Représentation


44 Frontière d’isolement PO - PCLa partie commande est isolée de la partie opérative par la définition d'une seconde frontièred'isolement. On peut dès lors distinguer les éléments principaux constituant ces deux parties.

Frontière d’isolement du système

Partie Opérative Partie Commande

Frontière d’isolement PO - PC

Traitement

Dialogue

Autre Partie Commande

Communication

Machine Cap teurs

Pré-Act ionneurs

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Frontière

Représentation


Cas du portail Domottic:

PO

Moto réducteur




Interrupteur

Digi code


Serrure manuelle


Moto réducteur



Serrure manuelle



Interrupteur

Digi code


PC

DialogueTraitement

Pré actionneurCapteur

Dialogue

Machine

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45 Représentation d’une chaîne fonctionnelle451 Définition

La chaîne fonctionnelle constitue l'unité élémentaire de conception etd'étude du fonctionnement d'un système automatisé. Elle se caractérise par unagencement fonctionnel de constituants sous forme de chaîne, en regroupant tousles éléments de la partie opérative et de la partie commande du systèmeconcourant à la réalisation d'une fonction opérative.

TRIER UN LOT DE PELLICULES PHOTO - DESTOCKER LE LOT

- IDENTIFIER LE LOT

- CONVOYER LE LOT

- ORIENTER LE LOT

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Représentation


452 Représentation d'une chaîne fonctionnelleOn représente une chaîne fonctionnelle par un schéma-bloc, un bloc

représente un constituant de la chaîne, un lien représente une relation entre deux blocs. Il visualise l'information et/ou la grandeur physique échangé entre deux constituants.Chaîne d’action

Chaîne d’acquisition

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Frontière

Représentation


Chaîne d’action

Chaîne d’acquisition

Constituantde

commande

Préactionneur Actionneur Effecteur

Capteurs

Limiteur de couple

Photocellules

Bras Articulés

Contacteur Motoréducteur

Carte de

Commande

ordre de fonctionnement énergie électrique énergie mécanique

information présence

effort résistant

présence dans la zone

Cas du portail :Définitions

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453 Description des constituants d'une chaîne fonctionnelle

Comme le montre la figure précédente, une chaîne fonctionnelle est constituée de différents éléments.

Constituants de commande : Il s'agit en général soit d'un automateprogrammable ou tout ou partie d'un micro-ordinateur (circuit intégrant unprocesseur dédié au système). Ce constituant de commande gère lesinformations avec les pré-actionneurs, les capteurs et le milieu extérieur.

Pré actionneur : Les ordres émis par la partie commande sont convertispar les pré-actionneurs en actions sur les actionneurs. Les ordres sonttransmis sous forme de faible énergie (par exemple courant continu oualternatif en 24 V et quelques mA). Cette énergie n'est pas suffisante pouralimenter directement l'actionneur (par exemple un moteur asynchrone 380V de 3000 W).

Le rôle du pré-actionneur est donc de gérer et d'adapter l'énergie de l'ordreen une énergie compatible avec l'énergie d'alimentation de l'actionneur.

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Effecteur : L’effecteur rassemble les constituants qui agissent sur leproduit. Il s'agit en général des dispositifs mécaniques (processus)(variateurs. système de transformation de mouvement, guidages ...).

Capteurs : Les capteurs font partie de la chaîne d'acquisition, leur butest d'acquérir des informations sur les constituants opératifs et detransmettre l'information au module d'entrées de la partie commande.Ces capteurs peuvent être de simples fin de course (électrique.pneumatique, inductif...) ou des appareils donnant une informationproportionnelle à l'effet ( génératrice tachymétrique, règle optique…).

Actionneur : Les actions émises par les pré-actionneurs provoquent deseffets sur les éléments mécaniques de la partie opérative. Un actionneur estun convertisseur d'énergie comme par exemple:

Moteur électrique : Énergie électrique transformée en énergie mécanique

Vérin pneumatique : Énergie pneumatique transformée en énergiemécanique

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