GEL 1001 Design I...

Département de génie électrique et de génie informatique

GEL−1001 Design I (méthodologie)Conceptualisation et analyse de faisabilité

Hiver 2017

Rappel

Hiver 2017 GEL−1001 Design I (méthodologie) 2

Rappel


Méthodologie préconisée

Chapitre du rapport Version

1) Introduction2) Description

0

Définition du problème 3) Besoins et objectifs4) Cahier des charges

1

Études initiales 5) Conceptualisation et analyse de faisabilité

2

Études détaillées 6) Étude préliminaire Finale

7) Concept retenu Finale


Plan

! Analyse fonctionnelle! Recherche d’idées

" Brainwriting" Brainstorming

! Élaboration de concepts! Analyse de faisabilité! Rapport de projet - version 2


Analyse fonctionnelle

!  Identifier l’ensemble des fonctions du système qui sont requises pour" Satisfaire tous les critères du cahier des charges" Et donc les objectifs et les besoins

! Pour chacune des fonctions" Nommage – un verbe" Intrants et extrants


Diagramme fonctionnel! Le diagramme fonctionnel

" Fournit graphiquement les fonctions, intrants et extrants

" Regroupe les fonctions en explicitant les liens" Donne une vue d’ensemble" Ne décrit pas l’architecture physique

! Un diagramme fonctionnel pourrait ensuite être développé et détaillé pour chaque fonction, sous-fonction, etc.

Diagramme fonctionnel


Intrant 1 Fonction 1 Extrant 1

Intrant 2

Intrant 3

Fonction 3

Extrant 2

Fonction 2

Fonction 4

Intrants Fonctions Extrants

Exemple 1 : pompe d’irrigation à motricité humaine

!  L’objectif est de pomper l’eau accumulée dans des bassins de rétention pendant la saison des pluies afin d’irriguer les cultures locales

!  Ce type d’équipement existe déjà et est couramment utilisé en Zambie

!  Les versions actuelles, souvent actionnées par des enfants, nécessitent un temps d’irrigation relativement élevé

!  Les enfants qui doivent irriguer les champs n’ont souvent pas accès à l’éducation par manque de temps


Exemple 1 : pompe d’irrigation à motricité humaine


Adapter à différents reliefs

Eau boueuse Force motrice humaine

Filtrer

Dégager

Transformer

Aspirer

Fournir un débit continu

Eau pour irrigation

Démonter les pièces

Transporter

Déplacement de la pompe

Intrants

Extrants


Exemple 2 : système numérique pour lire/transmettre la fréquence cardiaque

Fréquence cardiaque


Recherche d’idées

! S’assurer que le problème est bien défini! Se placer dans un état d’esprit ouvert! Élaborer des idées diverses! D’abord seul (brainwriting)! Puis en équipe (brainstorming)


Brainwriting

! Le brainwriting a pour point de départ le diagramme fonctionnel" Problème global séparé en sous-problèmes

! Chaque individu" Fait l’inventaire des idées de solution pour chaque

sous-problèmes" Génère des idées à un rythme accéléré" Consigne les idées ayant trait à chaque sous-

problème

Règles de brainwriting

! S’isoler du monde extérieur! Générer un maximum d’idées! Éviter de porter un jugement négatif sur

ses propres idées! Continuer à générer des idées le plus

rapidement possible jusqu’à épuisement



« Le processus dans son entier peut durer plusieurs heures et est généralement accompagné d’une forte migraine qui traduit une fatigue

extrême. »

Dupuis, D. (2006) « Ingénierie, design et communication », Notes de cours, Faculté des sciences et génie, Université Laval , p. 46.


Brainstorming!  Suite logique du brainwriting (complément oral)!  Un animateur dresse l’inventaire des sous-problèmes!  Il donne la parole à tour de rôle!  Les idées sont lancées rapidement et sans

commentaire jusqu’à épuisement des idées (ou des participants)

!  Un secrétaire note toute nouvelle idée mais n’interdit pas de répéter ce qui a déjà été formulé

Règles de brainstorming

! Être discipliné et attentif aux consignes de l’animateur

! Générer un maximum d’idées! Éviter de porter un jugement négatif sur les

idées de ses partenaires! Continuer à générer des idées le plus

rapidement possible jusqu’à épuisement! Éviter les séances de travail trop longues



Élaboration de concepts!  Sous-problèmes

"  Correspondent aux éléments du diagramme fonctionnel

!  Concept"  Amalgame d’idées qui collectivement semblent apporter une

solution à un sous-problème"  Combinaison de matériel et de logiciel pouvant être décrite par

un schéma ou organigramme

!  Construction à partir"  De connaissances, d’expérience, de logique, d’intelligence,

d’imagination, de créativité, de gros bon sens, etc.

!  Élaborer des concepts variés pour chaque sous-problème afin de maximiser la diversité


Adapter à différents reliefs

Eau boueuse Force motrice humaine

Filtrer

Dégager

Transformer

Aspirer

Fournir un débit continu

Eau pour irrigation

Démonter les pièces

Transporter

Déplacement de la pompe

Intrants

Extrants

Concepts – Transformer en énergie mécanique•  Engrenages et roues

décentrées actionnant deux pistons

•  Leviers actionnant le piston

•  Corde et poulie pour réinitialiser le mouvement

•  Balancier relié aux pistons

•  Rameurs relié aux pistons

Description technique

! Présentation générale! Schéma de la solution! Description des différentes composantes! Description du fonctionnement



Exemple : schéma

Module récepteur

Module émetteur

PIC16f88

Électrode LA

Électrode RA

Électrode RL

Amplificateur d’instrumentation

AD-620

Amplificateur non-inverseur

TL082

Filtre passe-bas fc=50Hz

Émetteur Linx TXM-900-HP3

900 MHz

Récepteur Linx RXM-900-HP3

900 MHz

Module USBDLP-USB232M

Affichage de la dérivation DIIAffichage de la fréquence cardiaque

Convertisseur A/N 10 bits 200Hz

Port série


Analyse de faisabilité! Objectif

" Éliminer les concepts qui ne rencontrent pas les exigences minimales du cahier des charges

! Étude rapide, sans examens poussés" Conservation ou rejet des concepts en fonction du

respect ou non des contraintes # Et peut-être des notes estimées pour les critères de poids

élevé.

" Étape capitale car il est inutile d’analyser et d’évaluer des concepts qui ne vont pas satisfaire toutes les exigences de la définition du problème


Les aspects

! L’analyse de faisabilité est divisée selon les quatre aspects suivants:" Physiques" Économiques" Temporels" Socio-environnementaux


Aspects physiques

! Viabilité technique et scientifique! Lois de la nature! Contraintes physiques

" Contraintes de fabrication" Contraintes d’entretien" Dimensions" Fiabilité, accessibilité" Disponibilité de la technologie, etc.


Aspects économiques

! Contraintes budgétaires" Coûts de développement" Coûts de fabrication" Coûts de mise en service" Coûts d’opération" Capital de financement requis" Embauche et formation de personnel, etc.


Aspects temporels

! Contraintes temporelles" Moment opportun d’entrée sur le marché" Délais de design" Délais de livraison" Délais de fabrication" Recrutement du personnel" Date limite, etc.


Aspects socio-environnementaux

! Sécurité du public et des utilisateurs! Respect des lois et règlements! Contraintes environnementales

" Pollution" Esthétisme" Ergonomie

! Etc.


Analyse du cahier des charges

! Répartir les contraintes et les critères en fonction des quatre aspects

! Identifier les contraintes et les critères pertinents à chaque sous-problème

! Établir les seuils critiques à respecter

Tableau synthèse



Analyse du tableau! Un « oui » indique que toutes les contraintes et

tous les critères de l’aspect sont satisfaits

! Un « oui mais » indique qu’il faut apporter certaines modifications pour que le concept devienne acceptable

! Une seule mention « non » entraîne le rejet du concept de solution


Analyse du tableau! Seules 3 décisions sont possibles

" Retenu# Toutes les exigences sont respectées

" Retenu mais# Le concept est retenu sous conditions# Possible d’améliorer le concept pour qu’il respecte la

totalité des exigences# Fournir les détails des modifications

" Rejeté# Impossible de modifier le concept de manière à respecter

les exigences


Conseils!  Aspects physiques

"  S’il y a lieu, faites des calculs simples"  Si le concept est rejeté, inutile de faire d’autres calculs

!  Aspects économiques"  Estimez le coût des composantes les plus onéreuses

!  Aspects temporels"  Recherche d’un élément qui peut retarder le projet de sorte

qu’il ne pourra être complété à temps!  Aspects socio-environnementaux

"  La solution contrevient-elle à une norme, une loi, etc. ?

Analyse de faisabilité (résumé)

!  S’assurer que l’information du cahier des charges est mise à jour

!  Classifier les contraintes et les critères en fonction des quatre aspects

!  Analyser chaque concept (retenu, retenu mais ou rejeté)

!  Rassembler l’information dans un tableau synthèse!  Justifier les décisions prises au terme de l’analyse de

faisabilité



Rapport de projet – version 2

! Analyse fonctionnelle! Concepts

" 4 concepts par sous-problème" Documentation préliminaire des concepts

! Analyse de faisabilité" Effectuée par sous-problème" Justifications des décisions" Un tableau synthèse par sous-problème


Conclusion

! Analyse fonctionnelle! Recherche d’idées! Élaboration de concepts de solutions! Analyse de faisabilité

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