Analyse fonctionnelle 5/7 - Concepts et performances

Cette nouvelle vidéo va être consacrée à la notion de performance. Lorsque nous avons formulé les fonctions nous avons énoncé ce qui était attendu du système en termes qualitatifs. Pour aller plus loin, par exemple pour se prononcer sur la capacité d'une solution à répondre aux besoins, ou encore pour pouvoir comparer entre elles plusieurs propositions de solutions, nous allons avoir besoin de passer à des éléments quantitatifs c'est l'objet de la notion de performance que nous vous proposons d'abord dès maintenant.

Pour parler de performance nous allons bien sûr nous appuyer sur les représentations que nous venons de construire nous sommes efforcés de voir notre système comme un ensemble qui est placé au sein d'un environnement plus ou moins riche et complexe. Et nous avons associé les actions de ces systèmes à des flux qui traversent le système. Dès lors que le besoin est rempli par les actions, donc par les fonctions du système, et que ces actions se traduisent par des flux trouver les grandeurs pour qualifier les performances du système c'est tout simplement trouver celles qui décrivent les flux Alors nous sommes partis du besoin de l'utilisateur qui était énoncé en termes plus ou moins abstraits mais là ce qu'on va faire c'est de la physique.

Examinons d'un peu plus près ce flux à sa traversée de la frontière du système. Il s'agit de décrire avec le plus de rigueur possible et de précisions ce que nous observons. Par exemple en s'inspirant du QQOQCP, en focalisant sur les questions les plus pertinentes : Quoi ?

on doit préciser la nature du flux et ses paramètres d'état. Pour de la matière, préciser son état : liquide, solide, gaz. Ces paramètres d'état notamment pression, température; les paramètres physico-chimiques qui peuvent être importants pour le système.

Pour un flux d'énergie, c'est le type d'énergie, son potentiel : les volts si c'est de d'énergie électrique, les températures si c'est du thermique préciser contenus ou alternatifs. La nature des données, si c'est un flux d'informations : analogique, continue ou discontinue, numérique, par paquet etc. .

. Combien ? là c'est simple : quantité totale ou/et instantanée : des grammes ou gramme par seconde si c'est de la matière, des joules ou des watts si c'est de l'énergie, des octets : kilo octet ou des ko par seconde si c'est de l'information.

On poursuit : Où ? Eh bien on a toujours intérêt à être précis : à quel endroit exactement, sur quelle surface. Quand ?

Idem être précis à quel instant exactement, pensez aussi à préciser les dispersions mais aussi les situations extrêmes voire accidentelles, les variations possibles dans le temps, dans l'espace comme illustré ici, ou par rapport à un autre paramètre du système. Un exemple : l'intensité du courant varie avec l'angle d'un potentiomètre On précisera bien sûr pour chaque grandeur physique l'unité dans laquelle elle est exprimée. Pour une fonction d'usage, se traduisant par un flux provenant d'un milieu extérieur traversant le système et rejoignant un autre milieu, il est logique de mesurer ses performances en rapprochant ce qui sort du système de ce qui est entré.

Ceci permettra de traduire physiquement des fonctions telles que celles que nous voyons apparaître ici Fonction de transfert : tel que l'interrupteur transmet le courant; alors on doit mesurer par exemple une intensité en fonction de la position de l'interrupteur. Si un joint bloque le passage d'un liquide alors on doit penser à mesurer les pertes du liquide en fonction de la pression exercée sur le fluide. Autre exemple quand un microphone transforme une onde acoustique en ondes électriques ou lorsqu'une sono amplifie un signal électrique préciser de combien ,avec quelles courbes de réponse en fréquence.

Un détendeur de plongée par exemple pilote la pression de l'air délivrée au plongeur en fonction de la pression ambiante on doit penser alors à mesurer une différence entre les deux pressions. Alors en physique et en automatique la fonction mathématique qui relie la sortie à l'entrée c'est la fonction de transfert S=f(E), et nous incite à examiner par exemple des décalages de niveau, des décalages temporels, et plus généralement les notions de perte ou de rendement. Le rapport entre ce que m'a restitué le système par rapport à ce que je lui ai confié.

À ce stade un exemple pourrait peut-être nous être utile : observez cette magnifique photo de notre collègue Anthony Philippe que l'on voit partir ici en pique-nique avec quelques amis triathlète lors d'une de ses quelques treize participations à l'ironman d'Hawaï. Anthony est un très bel athlète nous sommes d'accord, mais c'est plutôt sur sa bicyclette que je vous demande de vous concentrer parmi les flux physiques qu'organise ce système il y à un flux d'énergie qui part de la chaussure d'Anthony, qui arrive à la chaussée. Le système remplit ici des fonctions de transmission d'énergie d'une part, en l'occurrence un travail mécanique, c'est le produit d'un effort par un déplacement.

Et puis aussi de transformation de cette énergie puisque les modalités c'est-à-dire la direction à la valeur des efforts à la vitesse ne sont pas les mêmes à la sortie qu'à l'entrée. Je vous propose de formuler cette fonction : appliquer au sol le travail mécanique reçu du pied du cycliste. Anthony est en proie aux dilemmes : un ami propose de lui vendre son vélo hollandais, il lui affirme que le vélo hollandais et plus performant.

Anthony a quand même un petit doute. Comment est-ce qu'on pourrait s'en assurer , quels tests permettraient de mesurer la performance du vélo dans cette fonction de transmission d'énergie ? On pourrait par exemple mesurer la vitesse que permet d'atteindre le vélo, mais la comparaison est-ce qu'elle ne risque pas de porter plutôt sur les cyclistes que sur les vélos ?

Pour y voir plus clair essayons de lister tous les facteurs ou un certain nombre d'entre eux, susceptibles d'influencer la vitesse. Ces facteurs nous pouvons les différencier en plusieurs catégories : il y a ceux qui dépendent de caractéristiques internes du vélo, comme les frottements. C'est bien leur influence globale tous ensemble que l'on cherche à évaluer à travers la performance du vélo.

Il y a ceux qui dépendent d'éléments extérieurs, par exemple la force exercée par le pied qui est un descripteur du flux d'entrée dans le système. Et puis il y a aussi ceux qui dépendent de paramètres toujours à l'extérieur, de paramètres ambiants qui peuvent perturber la mesure, comme le vent, qu'il soit favorable ou qu'il soit contraire. Pour qu'un test de vitesse soit répétable et reflète les performances vélo et seulement les performances du vélo, il faut que tous les paramètres externes soient neutralisés c'est-à-dire fixés à une valeur imposée que l'on saura reproduire à l'identique pour tous les tests : une route plate, un vent nul, le même cycliste etc.

. . Le cas d'Anthony n'est malheureusement pas isolé.

Il nous révèle que définir et mesurer les performances pose des questions délicates, en particulier il faut être attentif à l'endroit où l'on définit les paramètres, qui est aussi l'endroit où on pourra les mesurer. L'idéal est bien sûr de définir et mesurer des paramètres au plus près possible de la frontière. Ce sont alors directement les paramètres physiques du flux.

L'avantage de ce choix est que ces paramètres sont moins susceptibles d'être perturbés par des facteurs externes au système. Dans le cas du vélo, l'option la plus précise serait une mesure directe sur banc d'essai, avec des conditions parfaitement définies et répétables, et avec des efforts en entrée répétables et bien calibrés. Mais dans bien des cas on se résigne à des mesures moins directes pour des raisons pratiques, au prix d'un accès plus compliqué aux données clés.

La raison vous l'avez comprise : les mesures indirectes sont biaisées par le comportement des milieux extérieurs eux- mêmes. Alors un autre exemple : le nombre de colis livrés à l'heure est un critère du système Poste. Une enquête de satisfaction est une mesure très indirecte et beaucoup plus globale de la performance du système Poste.

Mais c'est une mesure qui peut elle aussi avoir du sens. Revenons un instant sur les concepts de besoin et de fonctions avec l'exemple des raquettes à neige. Une paire de raquettes permet à un utilisateur de se déplacer sur la neige : expression du besoin, langage abstrait, qualitatif.

Des fonctions sont indiquées par des verbes d'action : répartir le poids de l'utilisateur sur une surface de neige plus importante, interdire le glissement du pied sur la neige c'est-à-dire accrocher. On reste ici dans un langage abstrait mais cette fois on décrit l'action physique du système et, un rappel, ce qu'il fait et non pas ce que l'utilisateur fait avec. Les performances des flux d'effort, donc d'énergie, se quantifient en une pression, en pascal, un enfoncement en cm, un effort latéral maximum en newton.

Mais la vitesse de déplacement de l'utilisateur, en mètre par seconde, la distance qu'il peut parcourir en kilomètres, l'énergie qu'il dépense en kilocalories, sont eux aussi des paramètres physiques mesurables. Vous avez compris qu'ils dépendent de facteurs extérieurs : l'utilisateur, la neige. Mais ce sont néanmoins des quantification concrètes.

En fait ce sont des quantifications concrètes du besoin et elles sont exprimées dans le langage de l'utilisateur. Ce serait une confusion d'utiliser les uns à la place des autres, néanmoins les deux ont une utilité suivant la phase du projet où l'on se trouve et surtout à qui l'on s'adresse. Pour les techniciens et ingénieurs le langage des fonctions est celui des choix techniques, alors que le langage du besoin facilite le dialogue avec l'utilisateur.

Enfin, de même que nous avons vérifié nous avions vérifié avec des règles logiques que les fonctions étaient une condition suffisante du besoin d'un point de vue qualitatif, il faudra également à ce stade s'en assurer d'un point de vue quantitatif avec de la modélisation plus fine. Les performances atteintes sur les fonctions doivent être suffisantes pour répondre à celles qui décrivent le besoin. Nous venons de voir comment définir les performances relatives aux fonctions d'usage, il nous reste à faire le même travail pour les fonctions d'adaptation; c'est une partie qui peut être un peu plus délicate.

Ce terme d'adaptation il signifie que le système doit être capable de cohabiter sans dommage avec son environnement c'est-à-dire ni le perturber ni s'en trouver altéré. Le flux représente ici une action de l'extérieur qui serait susceptible de nuire au système, ou une action du système qui pourrait être nuisible pour l'extérieur. Pour avancer il va falloir qu'on précise un petit peu plus le type de nuisance.

Mettre en critères une condition d'adaptation se fera donc en deux temps. Premièrement énoncer l'agression potentielle en termes de flux, deuxièmement décrire le comportement attendu du système vis-à-vis de cette situation potentiellement nuisible. Ici apparaît un paradoxe; notre posture dans toute cette démarche d'analyse fonctionnelle externe c'est de nous faire, c'est nous efforcer pardon de faire abstraction des dispositions structurelles du système c'est-à-dire ce dont est fait le système.

Pourtant c'est souvent grâce à des arrières pensées sur ces éléments structurels que nous détectons les agressions potentielles et que nous pouvons nous décrire plus finement. Dans l'exemple qui est montré ici pourquoi spécifier qu'une combinaison de plongée doit rester isolante sous une pression de trois bars ? et bien parce que d'expérience, sur les solutions précédentes, on a observé que plus le plongeur descend plus la pression de l'eau augmente et cette pression comprime le matériau de la combinaison qui s'amincit et perd donc de son pouvoir isolant.

La difficulté ici ça va être de prendre en compte ces données de l'expérience tout en restant très ouvert sur les solutions qui seront retenues, c'est-à-dire qu'il suffirait de fabriquer une combinaison toujours pour cet exemple, dans un matériau incompressible pour lever le problème qu'on a mentionné. On voit au passage surgir la notion de contradiction, une notion exploitée par les outils de TRIZ en termes de créativité technique et que nous présentons par ailleurs. Voilà terminée cette vidéo sur les concepts, vous pouvez maintenant effectuer le quiz puis passer à la vidéo suivante.