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SI MODULE 1 Analyse Fonctionnelle page 1/15 Classe : TCT
I. Le besoin
I.1. Notion de besoin Dans sa vie quotidienne lHomme prouve un ensemble de besoins satisfaire qui sont de diffrentes natures: Les besoins primaires: sont ceux qui sont indispensables la vie tels que la nourriture, lhabillement, . Les besoins secondaires: cest ce qui est ncessaire, mais non indispensable la survie tels que la lecture, les loisirs . Les besoins tertiaires: sont ceux qui comprennent le superflu tels que les gadgets, les futilits
Dfinition : Le besoin est une ncessit ou un dsir prouv par un utilisateur.
I.1.1. Diffrents types de besoin Du point de vue de lentreprise le besoin peut tre :
explicite: besoins exprims clairement par le client par le biais dun document gnralement un cahier des charges. ;
implicite: besoins que le client ressent parfaitement mais qui ne sont pas exprims. latent: besoins potentiels non encore dtects et auxquels on na pas encore de rponse
Exemple : climatisation => besoin exprim ABS => besoin implicite, le besoin exprim est la scurit
I.2. Notion dexigence
Dfinition : Lexigence est un besoin ou une attente pouvant tre formuls, habituellement implicites, ou imposs.
Le terme exigence couvre aussi bien les exigences du march (clients) que celles qui sont internes lentreprise et rglementaires.
II. Cycle de vie dun produit
II.1. Produits
Dfinition : Le produit est ce qui est fourni un utilisateur pour rpondre un besoin.
II.2. Types de produits On peut classer les produits en trois types :
Matriel : Fluide (gaz ou liquide) exemple Butane, essence, eau Matire premire : exemple : minerai, bois, sel Objet : exemple : ordinateur, rfrigrateur
Processus : Processus industriel : exemple : - peinture de la carrosserie dune voiture,
- extraction dhuiles partir des olives Processus administratif : exemple : - lobtention de la carte didentit nationale
- obtention du Baccalaurat ou permis de conduire Service : activit qui ne produit pas directement de bien concret, Exemple : - socit de gardiennage,
- banques,
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- assurances, - tlcommunications (tlphone et Internet), - lyce
Remarque : Le terme "systme" est souvent utilis la place de celui de "produit". En effet, le concept de systme a une signification ou connotation plus riche : il regroupe tous les types de produits mentionns ci-dessus (matriel, service et processus).
I.3. Cycle de vie d'un produit. Un produit industriel, que quil soit, rpond pratiquement au mme parcours de sa naissance jusqu' sa disparition. Les diffrentes tapes de son cycle de vie sont les suivantes :
1. Analyse du besoin Un produit n'est viable commercialement que s'il satisfait les attentes de l'utilisateur (gnralement le client). Il faut donc, avant d'entreprendre toute action d'industrialisation, analyser correctement le besoin de celui-ci.
2. Etude de la faisabilit Cette tude permet d'exprimer le besoin sous forme fonctionnelle afin d'tablir le Cahier des Charges Fonctionnelles (C.d.C.F). On considre le produit non plus comme un assemblage de pices mais comme une composition de diffrentes " Fonctions de Service ".
3. Conception du produit Pour chacune des " Fonctions de Service " dfinies dans l'Etude de Faisabilit, il faut rechercher la solution optimum rpondant celles-ci et rdiger le dossier d'Avant-projet (dessin densemble).
4. Dfinition du produit A partir du Dossier d'Avant-projet, il faut dfinir chaque pice constituant le produit selon 2 critre :
Dfinition gomtrique (tude des formes de la pice) Dfinition dimensionnelle (cotation)
5. Industrialisation du produit L'industrialisation permet la prparation la fabrication du produit en dfinissant les lments ncessaires la production.
6. Homologation du produit Avant de passer l'tape de production, le produit subira une phase d'homologation afin de vrifier :
La cohrence du produit de prsrie avec le C.d.C.F. et les normes en vigueur (scurit, respect de l'environnement...)
Le bon droulement du processus d'industrialisation
Commercialisation
Etude de faisabilit
Analyse du besoin
Utilisation du produit
Elimination du produit
Conception du produit
Dfinition du produit
Production
Industrialisation du produit
Homologation du produit
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7. Production Cette tape concerne la ralisation du produit en tenant compte des dlais de production imposes et la bonne qualit du produit dfini prcdemment.
8. Commercialisation Cest une des tapes les plus importantes du cycle de vie dun produit car elle permet le transfert du produit de lindustriel vers le lutilisateur
9. Utilisation du produit Cest une tape de suivi et dvaluation permanente des performances du produit. Ces activits sont ralises par les services commerciaux et daprs vente en vue dapporter les remdes aux dfauts constats et les amliorations qui simposent base des donnes en lien avec les insatisfactions du client.
10. Elimination du produit Cette dernire tape du produit revt une importance croissante dans les proccupations de l'industriel dans le contexte socio-conomique actuel avec la sensibilisation du consommateur envers les problmes d'environnement.
I.4. Qualit du produit
La qualit dun produit (ou d'un service) est l'aptitude satisfaire le besoin du client en assurant les exigences suivantes :
La conformit lusage : la satisfaction dutilisation du produit La sret de fonctionnement : dcrit la disponibilit dutilisation du produit et les facteurs qui la
conditionnent : la fiabilit, les rgles de maintenance et logistique de maintenance, Le respect des dlais : de fabrication et de livraison. Loptimisation du cot : minimisation de la charge ou la dpense supporte par le fabricant.
II. Entreprise industrielle
II.1. Dfinition
Dfinition : Une entreprise industrielle est un systme de production de biens rpondant un besoin. Son objectif est de produire pour vendre afin dobtenir des bnfices.
Elle est organise selon un organigramme qui prend en compte la rpartition adquate des tches entre ses diffrents dpartements et services. Cet organigramme varie normment en passant dune entreprise classe PME une filiale de multinationale par exemple.
II.2. Structure En gnral on peut distinguer dans une entreprise industrielle:
II.2.1. Les services transversaux Ce sont les services non lis directement au produit mais indispensables au bon fonctionnement dune entreprise. Ils sont en relation avec tous les autres services. Il sagit des services suivants: a- les services de management:
Administration : direction, secrtariat, Comptabilit : gnrale, analytique.
b- les services de support: Gestion: du patrimoine, financire, des ressources humaines;
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II.2.2. Les services de ralisation
Marketing (tude du march) : recherche des besoins, volution des exigences par rapport un besoin, dnomination des produits;
Conception: recherche, tude, dveloppement; Production : industrialisation, fabrication; Commercialisation (interne lentreprise) : promotion, publicit, vente, service aprs vente; Distribution (externe lentreprise) : promotion, publicit, vente, service aprs vente.
Exemple dorganigramme
II.3. Fonctions internes Lentreprise est comme un ensemble hirarchis de fonctions. Elle se caractrise en effet par tout un rseau la fois hirarchique et technique qui rgle son fonctionnement. Lensemble hirarchis peut tre synthtis selon une multitude de classifications. La classification ci-dessous en est un exemple:
Direction administrative
Direction financire
Direction technique
Direction commerciale
Direction gnrale
Direction Qualit
Bureau dtude
Bureau de mthodes
Service de production
Service de conditionnement
Service des achats
Service de la publicit
Service des ventes
Service Aprs-vente
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II.4. Contraintes conomiques Toute entreprise en gnral et industrielle en particulier est confronte, donc, la concurrence. Ainsi pour pouvoir survivre face aux dfis du march, elle doit tenir compte dun certain nombre de facteurs influenant la qualit de ses produits notamment:
optimiser la gestion des ressources humaines; minimiser les charges directes et indirectes; rechercher les solutions optimales en vue doffrir des produits conformes aux besoins du client.
FONCTION MARKETING
Vision, stratgie, politique, management de la qualit
Stratgie commerciale, tude de march
FONCTION COMMERCIALE
FONCTION DIRECTION
FONCTION ADMINISTRATIVE
FONCTION FINANCIERE
FONCTION ORGANISATION
Gestion des ressources et organisation des moyens logistiques
Gestion des ressources financires
Gestion des ressources humaines, gestion de linformation
Politique de vente, gestion des stocks
CCoo
mmmm
uunn ii cc aa tt ii oo
nn
Conception, planification, production, contrle
Bureau dtude
Bureau des mthodes
Service de production
Service de stockage
Conception et dfinition du produit (Structure, tude et choix technologique)
Choix des moyens et prparation de la fabrication
Fabrication, contrle et assemblage du produit
Stockage et conditionnement du produit
FONCTION TECHNIQUE
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III. Analyse fonctionnelle
Dfinition : Lanalyse fonctionnelle est une dmarche qui consiste rechercher, ordonner, caractriser, hirarchiser et/ou valoriser les fonctions.
Lanalyse fonctionnelle permet dutiliser ou damliorer ou de crer un produit. Elle est la base de ltablissement du cahier des charges fonctionnel. Selon quon sintresse aux fonctions de service ou quon sintresse aux fonctions techniques, on parle, alors, danalyse fonctionnelle externe ou interne.
III.1. Analyse fonctionnelle externe
L'analyse fonctionnelle externe, dcrit le point de vue de l'utilisateur et ne s'intresse au produit qu'en tant que "boite noire" capable de fournir des services dans son environnement durant son cycle d'utilisation.
III.1.1. Finalit dun produit
Pour rpondre au besoin, on dfinit laction dun systme en termes de sa finalit, c'est dire en termes de ses fonctions qui rendent service l'utilisateur. A ce stade, on ne parle pas donc des solutions techniques.
III.1.2. Recherche et formulation du besoin :
Le plus souvent, on utilise les 2 outils ou reprsentations normaliss suivantes : Le diagramme de la "Bte cornes" ; L'Actigramme de la fonction globale.
Demandeur Spcificateur Utilisateur
CdCF
Concepteur Ralisateur
BESOIN
FONCTIONS DE SERVICE
FONCTIONS TECHNIQUES
SOLUTIONS CONSTRUCTIVES
COMPOSANTS du produit
Ana
lyse
fon
ctio
nn
elle
du
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soin
o
u ex
tern
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III.1.2.1. Diagramme "Bte cornes"
Pour noncer le besoin fondamental dun produit, on utilise loutil ou diagramme de "bte cornes", qui pose 3 questions fondamentales suivantes :
A qui le produit rend-il service ? Sur quoi agit-il ? Dans quel but ?
Exemple: Aspirateur mnager
La rponse la question " Sur quoi le produit agit-il ?" dtermine en gnral la matire duvre sur laquelle agit le produit.
III.1.2.2. Actigramme de la fonction globale
Un actigramme est un bloc ou bote fonctionnelle, qui indique la nature de l'activit d'un systme ; il est reprsent par un rectangle comme suit :
? ?
Produit
?
A qui le produit rend-il service ? Sur quoi le produit agit-il ?
Dans quel but le produit existe-il ?
Utilisateur Poussires
Permettre lutilisateur denlever la poussire sur les objets.
Pertes et nuisances Messages ou comptes rendus
Matire d'uvre en sortie * Energie * Matire
* Information
Matire d'uvre en entre
* Energie * Matire * Information
Nom du systme
W C R E
Ressources ou donnes de contrle
Fonction globale
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Matire d'uvre: c'est ce sur quoi agit le systme afin d'en modifier ses caractristiques ; dune manire gnrale, on rencontre 3 types de matire duvre :
La matire : une perceuse agit sur une pice non perce. Lnergie : un alternateur transforme de l'nergie potentielle (chute d'eau) en nergie lectrique. Linformation : un ordinateur agit des donnes saisies au clavier ou partir d'un fichier.
Valeur ajoute : lors de son passage dans le systme, la matire d'uvre subit une modification ou transformation. On dit que le systme lui a apport de la valeur ajoute. La valeur ajoute peut tre un dplacement, une transformation, un stockage, etc.
Ressources ou donnes de contrle : Ce sont les paramtres qui dclenchent ou modifient le comportement du systme. Elles se classent souvent en 4 catgories :
Donnes de contrle d'nergie (W) : Prsence d'nergie pour effectuer l'action ; Donnes de contrle de configuration (C) : modes de marches (manuel, automatique, pas pas, etc.) ; Donnes de contrle de rglage (R) : paramtres de vitesse, seuils de dclenchement, etc. Donnes de contrle d'exploitation (E) : Dpart de cycle, arrt, etc.
Puisqu'elles sont implicites, les donnes de contrle sont parfois non reprsentes pour des raisons de simplification de la lecture de l'actigramme.
Nom du systme : il est indiqu en bas du rectangle.
III.1.3. Recherche des fonctions de service :
III.1.3.1. Fonctions de service
Dfinition : La fonction de service est laction attendue dun produit (ou ralise par lui) pour rpondre un lment du besoin dun utilisateur donn.
Elle est dcrite par un verbe l'infinitif suivi d'un complment ; Elle peut tre une fonction :
d'usage, car elle justifie le pourquoi de l'utilisation du systme ; d'estime, car elle concerne l'aspect d'esthtisme, de qualit, de cot, etc.
Elle doit faire abstraction de la solution technique qui pourrait la matrialiser.
III.1.3.2. Diagramme "Pieuvre" Cette recherche consiste faire figurer sur un graphique les lments environnants le produit.
On distingue deux types de fonctions de service : les Fonctions Principales (FP) sont lexpression mme du besoin. Chaque FP doit tre
reprsente par une relation entre au moins deux milieux extrieurs via le produit. les Fonctions Contraintes (FC) reprsentent toutes les contraintes gnres par les milieux
extrieurs au produit.
PRODUIT
Milieu extrieur 1
FP
FC1 Milieu extrieur 2
Milieu extrieur 3
Milieu extrieur 4
FC3
FC2
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Types de milieu :
En gnral, les lments de l'environnement d'un systme donn peuvent tre des milieux habituels suivants :
Milieu physique : milieu ambiant (vent, humidit, chaleur, poussire, etc.) ; Milieu technique : nergie lectrique (autonomie, recharge ; etc.) ; Milieu humain : utilisateur (ergonomie, esthtique, bruit, scurit ; etc.). Milieu conomique : critres de qualit (cot, entretien, maintenance, etc.).
Exemple: Aspirateur mnager
Liste des fonctions
FP1 Permettre lutilisateur denlever la poussire sur les objets. FC1 Sadapter aux formes spcifiques des objets. FC2 Fonctionner sous la tension secteur. FC3 Avoir un aspect et une couleur qui sadaptent au dcor environnant. FC4 tre facilement transportable
III.1.4. Caractrisation des fonctions de service :
La caractrisation consiste noncer pour chaque fonction de service (principale ou de contrainte) les critres d'apprciation avec des niveaux et une certaine flexibilit. Cette opration se fait en gnral sous forme d'un tableau, qu'on appelle "tableau fonctionnel" et qui a le format suivant :
Fonction Critre Niveau Flexibilit
Critre(s): chelle retenue (ex: longueur, poids, temps, couleur,...) pour apprcier la manire dont une fonction est remplie. Niveau: niveau repr dans lchelle adopte pour un critre (ex: 20 cm, 15 kg, ...) Flexibilit: modulation tolre du niveau (ex: 2cm prs)
III.1.5. Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) La caractrisation des diffrentes fonctions de service dbouche sur lcriture de Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF) Cest lensemble des donnes qui reprsente la rfrence permanente que tout concepteur doit possder pour concevoir des solutions, les analyser et effectuer un choix.
Poussires
Esthtique
Aspirateur
Utilisateur
Objets nergie
FP1
FC1
FC2 FC3
FC4
Diagramme des interactions
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III.2. Analyse fonctionnelle interne
L'analyse fonctionnelle interne, dcrit le point de vue du concepteur en charge de fournir le produit devant rpondre au besoin de l'utilisateur. Lors de cette phase de conception, les fonctions de service ou d'usage vont tre obtenues l'aide de fonctions techniques.
III.2.1 Fonctions techniques
Une fonction technique reprsente une action interne au systme, pour assurer une ou des fonctions de service ; elle est dfinie par le concepteur. On la qualifie aussi de fonction constructive, parce quelle participe construire techniquement le systme.
III.2.2. Recherche des fonctions techniques:
Pour raliser cette phase d'analyse fonctionnelle du produit, on dispose de plusieurs outils, que nous allons dcrire ci-dessous.
III.2.2.1. Diagramme FAST : Function Analysis System Technic.
Lorsque les fonctions de services sont identifies, cette mthode les ordonne et les dcompose suivant une logique fonctionnelle pour aboutir (vers la droite) aux solutions technologiques de ralisation. Elle sappuie sur la technique interrogative suivante :
Fonction de service Fonctions techniques (plusieurs niveaux possibles) Solutions constructives Action sur la matire
duvre Actions sur la matire duvre correspondant aux solutions constructives
adoptes Effecteurs et constituants
constituant 1 FS1
FT1
FT11
constituant 2
FT2
FT21
FT211
constituant 3
FT22
FT221
constituant 4
FT222
Quand cette fonction doit-elle tre assure ?
Quand ?
Pourquoi ? Comment ? FONCTION
Pourquoi doit-elle tre assure ? Comment doit-elle tre assure ?
Quand ?
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Exemple, le FAST partiel d'un aspirateur :
III.2.2.2. Mthode SADT (approche par niveaux analyse descendante)
Cette mthode ralise l'tude interne d'un systme technique progressivement en la structurant par niveaux. Chaque niveau apporte des informations supplmentaires, qui permettent d'accder, partir d'une connaissance externe et abstraite du systme, une connaissance de plus en plus concrte des moyens utiliss pour raliser la fonction globale (actigramme, niveau A-0 "A moins zro").
Analyse descendante :
A - 0
A1
A2
A3
An
Niveau A0
A11
A12
A13 Niveau
An1
An2
Ann Niveau
A131
A132
A13n
Niveau Niveau
Ann1
Ann2
Annn
Nettoyer un local
Enlever la poussire
Sparer la poussire de l'air
Aspirer la poussire
Evacuer la poussire
Filtrer l'air
Crer un flux d'air
Stocker la poussire
Filtres
Turbine
Sac jetable
Fonctions de service Fonctions techniques Solutions
ASPIRATEUR
Analyse externe Analyse interne
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Chaque niveau dcompose le systme du niveau prcdent en sous-systmes. On doit retrouver les matires d'uvres et donnes de contrle des niveaux prcdents.
Exemple : Aspirateur (Niveau A0 et niveau A0)
III.3. Organisation fonctionnelle dun systme
Ltude globale des systmes conduit distinguer 2 entits : La chane dinformation (qui transfre, stocke, transforme linformation) ; La chane dnergie (qui transforme lnergie et permet dagir sur le systme physique)
III.3.1. Reprsentation des chanes dnergie et dinformation:
Ordres
Acqurir Traiter Communiquer
Alimenter Distribuer Convertir Transmettre Agir
CHANE DINFORMATION
CHANE DENERGIE
Grandeurs physiques, consignes
messages
informations
nergie
Crer une aspiration locale
A1
Sparer la poussire
A2
Niveau global A-0
Enlever la poussire dobjets domestiques A0
nergie Poussires sur objets Information sac plein
Consignes Informations de contrle
Aspirateur
Unit Moteur/turbine
Filtre
Objets sans poussires
Poussires sur objets Poussires dans le sac
Air la pression atmosphrique
SSaacc pplleeiinn
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III.3.2. Chane dnergie
Une chane dnergie regroupe les units ralisant les fonctions gnriques : alimenter, distribuer, convertir et transmettre. Elle assure, partir des ordres labors au sein des constituants de lunit de traitement, les animations ncessaires aux actions sur la matire duvre Fonctions gnriques, flux dnergie et composants
III.3.3. Chane dinformation
Une chane dinformation regroupe les units ralisant les fonctions gnriques : acqurir, traiter et communiquer. Sa mission consiste prlever linformation source et laborer son image informationnelle compatible avec les nergies utilises par lunit de traitement (pneumatique, lectrique, lectronique) et de communiquer le rsultat.
Fonctions gnriques et flux dinformation et composants
Alimenter Distribuer Convertir Transmettre
Rseau ONE. Groupe
lectrogne Pile, batterie,
Carburant
Contacteur Relais et
relais statique Variateur Distributeur
Machines courant continu.
Machines asynchrones.
Vrins.
Accouplement: embrayage, frein, poulie- courroie, systme vis-crou, engrenage
nergie disponible pour agir sur leffecteur
nergie mcanique, nergie thermique,...
Ordres, messages nergie lectrique,
hydraulique, pneumatique. Source
dnergie nergie adapte
Acqurir Traiter Communiquer
Ordres, Messages. Informations traites
Images informationnelles Grandeurs physiques et consignes
- Capteurs analogiques. - Capteurs numriques. - Interface homme/machine. - Systme numrique dacquisition de donnes.
Matriel: - Circuits de commande cbls. - Modules logiques. - Microcontrleurs. - Ordinateurs. - Automates programmables - Logiciels: Systme dexploitation, Logiciels spcifiques, Modeleurs Volumiques.
- Commandes TOR. - Interface Homme/machine. - Systme numrique dacquisition de donnes. - Liaisons de transmission .
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III.4. Dmarche de projet La DDP consiste concevoir, innover, crer et raliser un produit partir dun besoin satisfaire ; il sagit la fois dun art et dune science.
Etapes dune DDP (exemple) :
Identification du besoin : tude de march, dfinition du besoin, tude de faisabilit, spcification des tches.
Conceptualisation : analyse fonctionnelle, exigence (dure de vie, cot, performance, qualit, ), contraintes (normes, brevets, ).=> cahier des charges initial
Avant-projet : recherche de diffrentes solutions => choix dune (et une seule) solution => rdaction du cahier des charges fonctionnel (CdCF)
Projet : tude dtaille de la solution retenue (conception, notices de calcul, simulations numriques, ), prototypage, essais et optimisation ; production de plan (dessin technique, notice de montage, de maintenance, ).
Industrialisation (production) : fabrication, contrle, assemblage. Logistique : conditionnement, stockage (au minimum par flux tendu par exemple => voir gestion
de production), transport, Vente : distribution, mise en service. Service Aprs Vente (SAV) : utilisation, maintenance.
IV. Systme technique
Dfinition : Un systme technique est un ensemble dlments matriels en relation, organiss pour satisfaire un ou plusieurs besoins. Un systme (produit en gnral) rpond un besoin prouv par lutilisateur (lhomme).
IV.1. Diffrents types de systme technique. Prenons lexemple dun particulier qui souhaite installer un store de protection solaire sur une des portes vitres de sa maison. De plus, ce store doit pouvoir tre remont en cas de vent violent. Il existe diffrentes solutions pour atteindre ce but.
IV.2. Systme technique lmentaire ou manuel. Le store (figure 1) est manuvr par loprateur qui utilise son nergie musculaire pour monter et descendre le store. Cest lusager qui dcide en fonction de la prsence du soleil de conduire cette action. Dans un systme lmentaire ou manuel cest lhomme qui fournit lnergie ncessaire au systme. Lhomme agit et contrle en permanence son action, cest lui qui dirige la succession des oprations.
IV.3. Systme technique mcanis. Le store (figure 2) est manuvr par un moteur lectrique. Lhomme nagit plus directement sur le produit mais commande le moteur par lintermdiaire dun interrupteur. Cest lusager qui dcide encore de monter ou de descendre le store. Dans un systme mcanis, lnergie ncessaire la transformation du produit est fournie par une source extrieure. Lhomme commande la succession des oprations.
figure 1 : Store manuel
figure 2 : Store mcanis
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IV.4. Systme technique automatis. Lnergie ncessaire au dplacement du store (figure 3) est fournie par un moteur lectrique, mais cest le systme qui commande en fonction des conditions climatiques dabaisser ou de monter le store.
Dans un systme automatis, lnergie ncessaire la transformation du produit est fournie par une source extrieure. Un automate dirige la succession des oprations. Lhomme surveille le systme et peut dialoguer avec lui par lintermdiaire dun pupitre .
IV.5. Structure dun systme automatis
Tout systme automatis est constitu de deux parties principales :
La partie oprative ou PO qui assure les modifications de matire duvre et produit ainsi la valeur ajoute; la PO est reprsentative du processus physique automatiser.
La partie commande ou PC qui gre de faon coordonne les actionneurs de la partie oprative afin dobtenir les effets souhaits partir dun modle de fonctionnement et de diverses consignes.
Partie oprative et partie commande changent entre elles des informations : Compte-rendus dans le sens PO PC ; Ordres dans le sens PC PO.
Ces changes sont assurs par les fonctions internes au systme.
figure 3 : Store Automatis
PARTIE OPERATIVE PO
PARTIE COMMANDE PC
Matire duvre Matire duvre + VA
Compte-rendu
Consignes
MESSAGES ORDRES
ORDRES
Dchets
ENERGIE
ENERGIE
SYSTEME