Les 7 Sémantique Illustration
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Le 10/09/2019 Cyril CHERON 1 PCSI /MPSI Généralités Architecture fonctionnelle Analyse fonctionnelle externe Analyse fonctionnelle interne Langage SysML Contexte et Objectif Les 7 diagrammes Sémantique Illustration
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Le 10/09/2019 Cyril CHERON 1
PCSI /MPSI
Généralités
Architecture
fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
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Analyse
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Objectif
Les 7
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Compétence visée et ( connaissances ) Savoir-faire associé
Identifier le besoin et les exigences - Cahier des charges : - Diagramme des exigences - Diagramme des cas d’utilisation
• Décrire le besoin fonctionnel sous forme d’exigences , la fonction globale, les critères technico-économiques • Identifier les contraintes • Identifier et caractériser les fonctions • Qualifier et quantifier les exigences (critère, niveau)
Définir les frontières de l'analyse • Identifier la nature des flux échangés (matière,
énergie, information) traversant la frontière d’étude
Appréhender les analyses
fonctionnelle et structurelle - Diagrammes de définition de blocs - Diagramme de blocs internes - Diagramme paramétrique
• Identifier les fonctions des différents constituants • Repérer les constituants dédiés aux fonctions d’un
système
• Identifier et décrire la chaine d’information et la chaine d'énergie du système
• Identifier les liens entre la chaîne d’énergie et la chaine d'information
• Identifier les constituants de la chaine d'information réalisant les fonctions acquérir, coder, communiquer, mémoriser, restituer, traiter
• Identifier les constituants de la chaine d'énergie réalisant les fonctions agir, alimenter, convertir, moduler, transmettre, stocker
• Identifier la nature et les caractéristiques des flux échangés
Extraits du référentiel
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Généralités
D’après la définition NF E 90.001 des Normes Françaises :
- système = association de composants constituant un tout
organique complexe destiné à remplir une fonction générale.
- composant = élément ou ensemble destiné à remplir une
fonction particulière dans un système.
"Un système est un ensemble d'éléments, en interaction physique,
organisés en fonction d'un but" (Joël de Rosnay : Biologiste)
Définitions
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Architecture fonctionnelle d’un système technique : Description globale
Fonction de service
globale du système Matière
d'oeuvre
Matière d'œuvre
+
valeur ajoutée
Matière(s) d’oeuvre Produit, matière, énergie, information, personnes, …
Valeur ajoutée Transformer, transporter, mélanger, filtrer, assembler, trier, stocker, …
Exemple : le téléphone portable
Transformer les ondes
Ondes électromagnétiques
Ondes sonores
Architecture
fonctionnelle
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Architecture fonctionnelle d’un système technique : Flux Matière Energie Information
Exemple : distributeur de boisson
Chaîne d’information
Chaîne d’énergie
Pièces
Consignes utilisateur
Informations visuelles
Pertes énergétiques
Energie électrique réseau EDF
Boisson chaude Eau + lait
Café en grains
Architecture
fonctionnelle
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Analyse
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Architecture fonctionnelle d’un système technique : Schéma Topo-fonctionnel
Partie Commande
Partie Opérative
Architecture
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Analyse
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Langage
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Contexte et
Objectif
Les 7
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Architecture fonctionnelle d’un système technique : Schéma Topo-fonctionnel de la chaîne d’information
Partie commande
Architecture
fonctionnelle
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Analyse
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Exemple : Porte de Métro
Acquerir Traiter Communiquer Information conducteur
Ordres de commande moteur
-Capteur de pression -Détecteur TOR -Bouton poussoir -Pupitre conducteur -Bouton d’urgence
-Unité Centrale -Unité Centrale -Pupitre conducteur
-Pression de contact -Position de la porte
-Demande normale ouverture/fermeture -Arrêt d’Urgence Position de la porte
Architecture fonctionnelle d’un système technique : Schéma Topo-foncionnel de la chaîne d’information
Architecture
fonctionnelle
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Architecture fonctionnelle d’un système technique : Schéma Topo-fonctionnel de la chaîne d’énergie
préactionneur
=
actionneur
=
Transmetteur/ effecteur
=
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Exemple : Portail automatique
Alimenter Distribuer Convertir Transmettre
Manœuvrer
les vantaux Pertes énergétiques
Accés à une zone privée non géré
Accés à une zone privée géré
Moteurs électriques asynchrone
NRJ méca de rotation
NRJ élec distribuée
Interface de puissance
Ordres émanant de la partie commande
Réducteur Limiteur de couple Vantaux Barres de poussée
NRJ méca adaptée
Architecture fonctionnelle d’un système technique : Schéma Topo-fonctionnel de la chaîne d’énergie
Architecture
fonctionnelle
NRJ Elec EDF
Prise réseau transfo
NRJ élec
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Analyse
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Exemple de système automatisé : boîte de vitesses automatique de camion (ZF Andrézieux)
Unité de
commande
électronique
Préactionneurs: ensemble de distributeurs hydrauliques
Matière d ’œuvre :
arbre de sortie de
la boîte
Effecteurs : système
d ’engrenages
Actionneurs :
Vérins
hydrauliques Architecture
fonctionnelle
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Architecture
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
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Architecture
fonctionnelle
Architecture d’un système technique : autres représentations
Schéma cinématique pour les mécanismes des parties opératives
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Architecture
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externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
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Architecture
fonctionnelle
Architecture d’un système technique : autres représentations
Schémas électriques pour des parties commandes
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Généralités
Architecture
fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Architecture
fonctionnelle
Architecture d’un système technique : autres représentations
Schémas blocs fonctionnels
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Architecture
fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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ABABPrestations
attendues
Rêve FONCTIONS
de
SERVICE
attendues
AFBAFB
FONCTIONS
de
SERVICE
réalisées
FASTFAST
Analyse
fonctionnelle
SADTSADT
Analyse
structurelle
A2
Solution
L’objet est la maîtrise de l’écart
entre l’attendu et le réalisé
Analyse
Fonctionnelle
externe
Analyse
Fonctionnelle
interne
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Architecture
fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Le besoin
nécessité, désir éprouvé par un utilisateur.
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Illustration
Expression du
besoin
Caractérisation
du besoin Validation du besoin
Idée, contrainte,…
Perception du marché
Besoin non validé
Abandon
Besoin validé Expression du
besoin
Schéma normalisé : la bête à corne
Exemple : le gyropode Segway
Le besoin
Analyse
Fonctionnelle
externe
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
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interne
Langage
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Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Illustration
Exemple : le gyropode Segway
Qualifier : phénomène physique sur lequel
le produit va agir.
puis
Quantifier : grandeur physique et sa valeur
(et sa tolérance ou flexibilité).
Expression du
besoin
Caractérisation
du besoin Validation du besoin
Idée, contrainte,…
Perception du marché
Besoin non validé
Abandon
Besoin validé
Déplacements de l’individu en ville
Caractérisation du
besoin
Le besoin
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
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Pourquoi ce besoin existe-t-il (pour quoi et pourquoi) ? Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître, le faire évoluer ?
Validation du besoin Expression du besoin
Caractérisation du besoin
Validation du besoin
Idée, contrainte,…
Perception du marché
Besoin non validé
Abandon
Besoin validé Validation du besoin
Le besoin
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
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Analyse Fonctionnelle du Besoin
Réalisée dans les premières phases d'un projet pour créer ou améliorer un
produit. (voir document annexe sur l’E.N.T.)
Les fonctions doivent être QUALIFIEES (par des mots) et
QUANTIFIEES (par des critères et des niveaux).
fonction = action d'un produit exprimée en terme de finalité.
= verbe à l'infinitif suivi d'un complément
Fonction
Fonction de service Attendue pour répondre au besoin de l’utilisateur
Fonction technique Action entre les constituants d’un produit définie par le concepteur
Fonction d’usage Liée à l’utilité du produit
Fonction d’estime Liée à l’esthétique et la signification sociale
La Fonction principale est souvent une fonction d’usage
Il arrive qu’une fonction d’estime soit principale (produit de luxe)
Une fonction contrainte est liée aux divers modes d’utilisation du produit
Une fonction d’estime s’entend souvent comme une fonction contrainte
Fonction principale Fonction pour laquelle un produit est créé
Fonction contrainte Traduit les adaptations au milieu extérieur
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
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Analyse Fonctionnelle du Besoin
L’objet est la caractérisation des Fonctions de Service.
Les Fonctions de Service dépendent des phases du cycle de vie.
durée de vie
utilisation réalisation
temps
naissance
conception Non utilisation
disparition
recyclage
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Analyse Fonctionnelle du Besoin
Pour chaque phase du cycle de vie , un « diagramme pieuvre »
EME1
EME2
EME5
EME4
EME3
FS1 ou FP1
FS2 ou FP2
FS3 ou FC3
FS4 ou FC4
FS6 ou FC6
FS5 ou
FC5
1- définir la frontière du système isolé 3 - qualifier et quantifier les EME
2 - rechercher les E.M.E. parmi : •Ambiance (climat, température …)
•Energie (Réseau, Batterie …)
•Individu (Utilisateur, Technicien …)
•Objet (Meuble, Outil …)
4 - tracer toutes les interactions produit/EME
5 - numéroter et formuler les fonctions de service
6 - qualifier et quantifier les F.S.
SYSTEME ou
PRODUIT isolé
A qui ?
Sur
quoi ?
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
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diagrammes
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Analyse Fonctionnelle du Besoin Exemple : la tondeuse à gazon thermique de type Mulching, en phase d ’utilisation
tondeuse
Utilisateur
Obstacles
Gazon
Terrain
Normes
FP1
ambiance voisins
FC2
FC3
FC4
FC5
FC6 FC7
Caractérisation partielle des EME
N° Qualification Critères Valeurs+ flexibilité
1 Utilisateur Age >14 ans
Sexe indifférent
2 Ambiance température de 0 à 50°C
hygrométrie de 0 à 100%
3 Terrain Pente De 0 à 30%
Surface < 1500 m2 30%
4 Gazon Densité max 10 000 pieds/m2
Hauteur max 20 cm
Caractérisation partielle des fonctions de service
N° Qualification Critères Valeur + fexibilité
1 Permettre à l’utilisateur de tondre le gazon
Hauteur de coupe 30 < h < 150mm
Autonomie avec un plein 3h 0,5h
Vitesse travail 50 cm/s 10%
2 Contourner les obstacles Effort vertical levage roues avant <50 N 10%
4 Être adaptée au terrain Pente maxi 30% 3%
Effort horizontal maxi de poussée <100 N 10%
5 Protéger l’utilisateur des projections projection aucune
7 Ne pas déranger les voisins Niveau sonore < 85dB 5%
Analyse
Fonctionnelle
externe
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Analyse
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Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Analyse Fonctionnelle du Besoin
Le Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) donne l'ensemble des caractéristiques
attendues des fonctions de service.
naissance
du
rée
de
vie
Fonctions de service Diagrammes des intéracteurs Phase
EME Critères Niveaux
EME3: C1
C2
EME4: Produit
FS1
FS2 FS3
EME1 EME2
EME3 EME4
Flex .
Phase j
FS Critères
FS2
Niveaux
F S Flex.
FS5 Produit
FS4 EME5 EME6
Phase k
Critères
FS5
Niveaux
Analyse
Fonctionnelle
externe
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Illustration
Analyse Fonctionnelle Interne
l’objet est la caractérisation des Fonctions Techniques :
actions internes entre les composants d'un produit,
définies par le concepteur pour assurer les Fonctions de Service
ABABPrestations
attendues
Rêve FONCTIONS
de
SERVICE
attendues
AFBAFB
FONCTIONS
de
SERVICE
réalisées
FASTFAST
Analyse
fonctionnelle
SADTSADT
Analyse
structurelle
A2
Solution
L’objet est la maîtrise de l’écart
entre l’attendu et le réalisé
Analyse
Fonctionnelle
interne
Hors prog
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fonctionnelle
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fonctionnelle
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Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Illustration
Diagramme FAST
FAST (Function Analysis System Technic)
C'est un "arbre" de hiérarchisation des fonctions techniques
qui permet de répondre aux questions
FONCTION Pourquoi ?
Pourquoi?
Quand ?
Quand?
Comment ?
Comment?
Analyse
Fonctionnelle
interne
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fonctionnelle
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Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
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Illustration
Enlever la poussière
Créer un flux d’air
Régler la dépression
Séparer la poussière
Récupérer la poussière
Filtrer l’air
Faire pénétrer la poussière dans un contenant
Isoler la poussière
Aspirer la poussière
Utiliser Nrj élec du réseau
Comment ?
Pourquoi ?
Solut
ions
tech
niqu
es
Filtre + porosité du sac
Sac
Distribuer l’énergie
Transformer Nrj élec en Nrj méca
Entrainer l’air
Canaliser l’air
Contacteur marche arrêt
Moteur électrique
Turbine
Tuyau + balai
Régler la vitesse du moteur
Ouvrir en partie le tuyau
Variateur
Trappe
Cordon + prise
Diagramme FAST : aspirateur
Analyse
Fonctionnelle
interne
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Analyse
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Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
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diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les Sciences Industrielles pour l’Ingénieur
ont pour objectif d’être capable de
prévoir, simuler des performances
sur des systèmes complexes, souvent pluri technologiques.
Contexte
La langage SysML est un langage de
Description d’un système pour permettre
la simulation des performances.
Objectif
En CPGE, les étudiants doivent être capables de lire
7 diagrammes de ce langage
pour chercher des informations utiles à leurs calculs.
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
Exemple du CinéDrône
L’illustration des diagrammes est construite sur un drone, appelé « CinéDrone »,
utilisé dans le cadre du cinéma.
Une caméra est positionnée sur la nacelle pour pouvoir réaliser des prises de vue
aériennes, cette nacelle étant commandée en orientation pour stabiliser l’image.
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 7
diagrammes
Le diagramme transversal (ou fonctionnel)
Le diagramme des exigences (SysML requirements Diagram)
noté : req
Il permet de représenter toutes les exigences du système :
• exigences environnementales,
• exigences économiques,
• exigences fonctionnelles,
• exigences techniques,
• etc ...
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 7
diagrammes
Les 4 diagrammes comportementaux
Le diagramme de contexte
Il permet de définir les frontières de l'étude, et en particulier de préciser
la phase du cycle de vie dans laquelle on situe l'étude (généralement la
phase d'utilisation).
Il répond à la question : Quels sont les acteurs et éléments environnants
du système ?
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
Le diagramme de contexte
Il précise l’environnement de la phase de vie étudiée
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 7
diagrammes
Les 4 diagrammes comportementaux
Le diagramme de cas d’utilisation (Use Case Diagram)
noté : uc
Il permet de montrer les fonctionnalités offertes par le système.
Il répond à la question : Quels services rend le système ?
Fonctionnalité = cas d'utilisation = service rendu en autonomie d'un bout
à l'autre par le système.
Le résultat est visible par l'acteur (entité extérieure en interaction avec le
système).
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
Le diagramme de cas d’utilisation
Il montre les fonctionnalités offertes par un système
en identifiant les services qu’il rend
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 7
diagrammes
Le diagramme de séquence (SysML Sequence Diagram)
noté : sd
Il permet de décrire les scénarios correspondant aux cas d'utilisation, un
cas d'utilisation est décrit par au moins un diagramme de séquence.
Il répond à la question : Comment est réalisé ce cas d'utilisation ?
Il montre également les interactions entre différents éléments d'un point
de vue séquentiel, enchaînement et nature des échanges.
Les 4 diagrammes comportementaux
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
Le diagramme
de séquence
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fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 4 diagrammes comportementaux
Les 7
diagrammes
Le diagramme d’états (SysML State Machine Diagram)
noté : stm
Il permet de décrire le comportement d'un programme sous forme de
machine d'états.
Il montre les différents états pris par le système (ou un sous-système) en
fonction des interactions.
Il répond à la question : Comment représenter les différents états du
système ?
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Analyse
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externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
Le diagramme d’état
Le diagramme d’états représente la succession des états d’un système ;
la dynamique des changements est entretenue par des événements
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Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 7
diagrammes
Les 2 diagrammes structurels
Le diagramme de définition de bloc (Block Definition Diag.)
noté : bdd
Il permet de montrer le système d'un point de vue composé/composant.
Il répond à la question : qui contient quoi ?
Il peut aussi montrer les caractéristiques principales de chaque bloc en
faisant apparaitre les opérations (rôles) et les propriétés (caractéristiques).
Il permet également de représenter les liens entre les blocs de même niveau
par une association (simple trait entre 2 blocs).
Le 10/09/2019 Cyril CHERON 41
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Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Illustration
Le diagramme de
définition de bloc
Le 10/09/2019 Cyril CHERON 42
PCSI /MPSI
Généralités
Architecture
fonctionnelle
Analyse
fonctionnelle
externe
Analyse
fonctionnelle
interne
Langage
SysML
Contexte et
Objectif
Les 7
diagrammes
Sémantique
Illustration
Langage
SysML
Les 7
diagrammes
Les 2 diagrammes structurels
Le diagramme de bloc interne (Internal Block Diagram)
noté : ibd
• Il permet de représenter les échanges de MIE (Matière/Information/Energie) entre
blocs de même niveau grâce aux ports de flux.
• Il permet de représenter les services invoqués par un autre bloc grâce aux ports
standards, et par extension toute entrée/sortie de contrôle/commande.
• Il permet également de représenter les liens entre les blocs de même niveau.
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Contexte et
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Les 7
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Sémantique
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Langage
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Illustration
Le diagramme de bloc interne
Les connecteurs entre les ports indiquent :
soit les associations, soit les flux de MEI entre les différents blocs.
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Les 7
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Les 7
diagrammes
Relations entre ces 7 diagrammes
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Les 7
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Sémantique
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Langage
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Sémantique
Les associations
Extend le cas d'utilisation source est une extension possible du cas d'utilisation
destination.
Include le cas d'utilisation source comprend obligatoirement le cas inclus.
Derive une ou plusieurs exigences sont dérivées d'une exigence.
DeriveReqt permet de relier une exigence d'un niveau général à une exigence d'un
niveau plus spécialisée mais exprimant la même contrainte.
Satisfy un ou plusieurs éléments du modèle permettent de satisfaire une
exigence.
Verify un ou plusieurs éléments du modèle permettent de vérifier et valider
une exigence.
Refine un ou plusieurs éléments du modèle redéfinissent une exigence.
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Les 7
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Sémantique
Les relations
Association : X utilise Y
Dépendance : X dépend de Y
Agrégation : X entre dans la composition de Y
sans être indispensable
Composition : X entre dans la composition de Y
et est indispensable
Généralisation : X est une sorte de Y
Conteneur : Y contient X
X Y
X Y
X Y
X Y
X Y
X Y +
