Analyse fonctionnelle 3/7 - Concepts et fonctions

Alors cette troisième vidéo présente des concepts et avant tout le concept de fonction. L'analyse fonctionnelle externe c'est avant tout une analyse des interactions à la frontière d'un système. Cette frontière relève d'un choix, c'est aux concepteurs de décider ce qui rentre ou non dans le périmètre du système : voir les astuces.

A l'extérieur de ce système ce sont des milieux physiques : on les appellera "milieu extérieur" et nous aurons besoin de les connaître très précisément. En revanche nous ne ferons pas d'hypothèse sur ce qui se situe à l'intérieur du système qui restera pour nous une boîte noire : nous ne cherchons à savoir que ce que fait de système et non pas encore comment il le fait. Alors par analogie avec la frontière entre deux pays on parlera de "flux" il y à des flux de matières, des voitures, des camions, des personnes, des marchandises, des flux d'énergie (lignes électriques) ou d'information (les réseaux hertziens, les câbles).

Ainsi pour des objets techniques, par exemple, on pourra avoir des flux de neige, c'est une déneigeuse, des flux d'essence, des flux d'électrons, des flux thermiques pour le vêtement, des flux de photons pour l'appareil photo, des flux d'informations, . . .

Alors une remarque, et elle est importante : pour qu'il y ait un flux il faut un contact, le plus souvent physique, direct. Il y a toutefois quelques exceptions puisqu'il existe des interactions à distance tels que magnétisme, électro statisme ou gravité. Pour illustrer cette notion de flux prenons l'exemple d'un système déjà conséquent : une maison.

Pour faire une analyse fonctionnelle exhaustive d'un tel système il faut commencer par l'imaginer entourée d'une frontière physique, isolée de l'extérieur, comme si elle était dans une bulle. Puis nommer tous les éléments qui pourraient être amenés à traverser cette frontière. A vous de travailler : mettez sur pause et dressez la liste de tout ce qui peut rentrer ou sortir de la bulle.

. . une quinzaine d'éléments minimum.

Quand ce sera fait, relancez la vidéo. Vous avez bien travaillé ? on compare nos résultats.

Vous remarquez que nous avons organisé la réponse en matière, énergie et information. Mais la nature d'un flux peut être mixte : le fuel c'est de la matière et de l'énergie, le livre de la matière et de l'information. Il sera pertinent d'approfondir chacun des items, par exemple : des personnes ?

combien ? lesquelles ? des adultes mais aussi des enfants, des personnes potentiellement à mobilité réduite et il ya des normes à appliquer pour les bâtiments en construction ou en rénovation; mais aussi des visiteurs exceptionnels, parfois bienvenus comme des artisans, parfois peu désirables comme des cambrioleurs.

. . Vous trouvez peut-être que ça fait beaucoup.

. . et encore nous avons seulement envisagé l'utilisation stricte de la maison car lors de sa construction ce sont aussi des entrées voire des sorties de matériaux et d'énergie.

Et puis il y a des déménagements, des opérations de rénovation. Nous allons maintenant nous intéresser aux relations souhaitées entre les flux : on parlera de "fonction d'usage". Pour qu'une relation physique existe il faut que le système offre un chemin continu entre une entrée et une sortie.

Sans ce chemin le flux de sortie ne peut pas dépendre du flux d'entrée : on parlera alors de flux traversant le système. Ainsi par exemple sur un sèche-cheveux la vitesse et la température de l'air sortant dépendent de l'énergie électrique entrante. Pour cela il faudra instaurer un circuit continu partant de la prise électrique et allant jusqu'à l'air sortant : pour un sèche-cheveux actuel cette énergie passe par le moteur et la résistance.

Mais décrire en détail ces chemins n'est pas notre préoccupation du moment, nous en parlons dans le module diagnostic. Pour l'heure nous ne cherchons qu'à établir les spécifications externes, et pour cette raison les flux traversant seront représentés de façon abstraite sans jamais détailler l'intérieur : en dessinant une fonction entre deux milieux extérieurs on spécifie qu'il faudra établir un chemin mais sans indiquer comment il sera réalisé. Nous revenons plus tard sur les conventions de cette représentation et notamment à l'existence de flux non traversant.

On retrouve d'ailleurs là un lien avec le sens du terme "fonction" en mathématiques, y = f(x) : des caractéristiques de sortie dépendent des caractéristiques d'entrée; on parle alors de "fonctions de transfert". Pour illustrer ce qui précède je vous propose de parcourir ensemble quelques exemples. Ils sont groupés en catégorie mais évidemment tout ça n'a rien d'un inventaire et encore moins d'un inventaire exhaustif.

Premier cas que nous vous proposons d'examiner, c'est un type d'action qui sans doute est la plus simple à identifier : qu'y a-t-il de commun entre un convoyeur et un tuyau ? Et bien tous deux sont chargés de déplacer, transporter, acheminer de la matière. La chaîne de vélo quant à elle ne transporte pas de la matière mais de l'énergie.

L'antenne ou les câbles du réseau sont quant à eux des transmetteurs d'information. Vous êtes peut-être surpris de trouver le réfrigérateur rangé parmi des systèmes dont la fonction est le transport. .

. est-ce que vous saurez dire ce que transporte, ce que déplace un réfrigérateur ? Sur la partie droite de votre écran on va trouver des systèmes qui sont aussi des transmetteurs, avec peut-être une fonction supplémentaire celle de regrouper des sources, de faire converger, comme la loupe, ou au contraire de répartir ce qui provient d'une source unique comme le pistolet à peinture ou l'arrosoir.

Autre subtilité possible, en bas à droite, un système peut proposer des cheminements différents aux différents éléments qu'il reçoit : c'est le cas du filtre ou de la passoire. Un presse-agrumes permet de séparer les éléments liquides des autres composants du fruit et le savon, lui aussi c'est un extracteur, il attire les substances indésirables tout en respectant votre peau; c'est donc un autre exemple d'actions différenciées suivant la nature de l' élément auquel il s'adresse. Quatrième exemple enfin, quatrième catégorie en bas de la planche : de nombreux systèmes transforment ce qu'ils reçoivent plus ou moins en profondeur : le transformer le transformateur électrique pardon ne change pas la nature de l'énergie mais modifie sa tension et son intensité; le téléphone transforme un signal acoustique en signal électrique et vice versa; la lampe à souder convertit l'énergie potentielle de la pression pardon l'énergie potentielle de pression de la cartouche en vitesse de gaz et d'air et prépare la conversion d'énergie chimique en chaleur.

Poursuivons notre parcours parmi ce répertoire d'exemples : une autre catégorie de fonction que vous voyez en haut à gauche concerne le contrôle ou la régulation. L'interrupteur électrique par exemple autorise ou interdit le passage du courant; un robinet, un potentiomètre, en font autant avec de plus une capacité à régler le débit comme le fait aussi le barrage sur la rivière qui va permettre de contrôler les niveaux d'eau; le régulateur de vitesse d'une automobile travaille quant à lui sur des informations : il compare la vitesse réelle du véhicule avec celle qui a été donnée en consigne et agit sur la commande de puissance du moteur en conséquence. En haut à droite nous allons trouver des systèmes qui ont pour fonction de stocker, conserver puis restituer matière, énergie, informations.

Nous vous laissons examiner qui stocke quoi. . .

De même, à vous de découvrir les fûts les flux pardon qui sont bloqués par le dernier groupe d'objets en bas de la page. Vous l'aurez remarqué cette formulation du rôle des objets n'est pas unique et certains objets ou certains systèmes peuvent figurer dans plusieurs dossiers groupe.