La modélisation des objets techniques

Chaîne d’information

Un objet technique peut avoir besoin d’utiliser des informations/données pour fonctionner. En utilisant ces informations, il peut adopter un comportement intelligent. Pour décrire comment l’information est utilisée par l’objet technique, on peut dessiner sa chaîne d’information :

Les trois blocs de la chaîne d’information, qu’on appelle des fonctions, représentent les trois types d’opérations que l’objet technique est capable d’effectuer pour manipuler l’information. Généralement, chaque fonction est réalisée grâce à un composant.

Les flèches représentent des flux d’information, qui sont échangés entre les composants réalisant chacune des trois fonctions.

Les 3 fonctions

Fonction acquérir

Un objet technique possédant la fonction acquérir est capable de récupérer de l'information du milieu dans lequel il évolue, à l’aide de ses capteurs.

Par exemple, l’objet technique peut comporter un capteur de température ou une caméra afin de pouvoir acquérir l’information.

Fonction traiter

Un objet technique possédant la fonction traiter est capable de « réfléchir » : effectuer des calculs, faire des tests, prendre des décisions, etc. 

Par exemple, l’objet technique peut comporter un micro-contrôleur afin de pouvoir traiter l’information.

Fonction restituer / communiquer

Un objet technique possédant la fonction restituer (aussi nommée communiquer) est capable de réaliser une ou plusieurs des opérations suivantes :

• communiquer avec un autre objet technique pour lui fournir de l'information, grâce à une puce de télécommunication (Wi-Fi ou Bluetooth par exemple). Dans ce cas, on va parfois nommer cette fonction communiquer au lieu de restituer.
  
  
• fournir de l'information à un un humain, par l’intermédiaire d’un dispositif de restitution, comme une LED, un haut-parleur ou un écran ;
  
  
• contrôler un actionneur, pour produire une action, comme un moteur, ou une lampe ou une pompe.

Chaîne d’énergie

Un objet technique peut avoir besoin d’utiliser de l’énergie pour fonctionner. En utilisant cette énergie, il peut réaliser une action. Pour décrire comment l’énergie est utilisée par l’objet technique, on peut dessiner sa chaîne d’énergie :

Les quatre blocs de la chaîne d’énergie, qu’on appelle des fonctions, représentent les quatre types d’opérations que l’objet technique est capable d’effectuer pour manipuler l’énergie. Généralement, chaque fonction est réalisée grâce à un composant ou un assemblage mécanique.

Les flèches représentent des flux d’énergie, qui sont échangés entre les composants réalisant chacune des quatre fonctions.

Les 4 fonctions

Fonction alimenter / stocker

Un objet technique possédant la fonction alimenter est capable, au choix :

• de récupérer de l’énergie depuis son milieu extérieur, grâce à une prise électrique ou un panneau solaire par exemple ;
• de transporter une réserve d’énergie, grâce à une batterie ou un réservoir d’essence par exemple. Dans ce cas, on va parfois nommer cette fonction stocker au lieu de restituer.

Fonction distribuer

Un objet technique possédant la fonction distribuer est capable de contrôler l’énergie qu’il transmet, depuis son alimentation, vers les autres composants manipulant l’énergie. Le type de composant réalisant cette opération s'appelle un pré-actionneur.

Fonction convertir

Un objet technique possédant la fonction convertir est capable de changer la forme de l’énergie qu’il reçoit. Par exemple, il pourra transformer de l’électricité (flux d’énergie électrique) en mouvement de rotation (flux d’énergie mécanique) grâce à un moteur électrique, ou transformer de l’électricité en lumière (flux d’énergie rayonnante) grâce à une lampe.

Fonction transmettre

Un objet technique possédant la fonction transmettre est capable de « déplacer » l’énergie d’un point à un autre, avec par exemple un système de poulies ou d’engrenages.

Introduction

Tout objet technique autonome (automatique) contient une chaîne fonctionnelle, cette dernière est constituée de la chaîne d’énergie et la chaîne d’information.

• La chaîne d’énergie représente la circulation de l’énergie, elle exécute les ordres envoyés par la chaîne d’information.
• La chaîne d’information commande l’énergie de l’objet technique.

Ce schéma représente le lien entre les deux chaînes : 

Chacune des chaînes précédentes est divisée en plusieurs blocs fonctionnels.

• Chaîne d’énergie

Les blocs fonctionnels sont les suivants :

Exemple de chaîne d’énergie d’un volet roulant à panneau solaire :

• Chaîne d’information

Les blocs fonctionnels sont les suivants :

Exemple de chaîne d’information d’un volet roulant à panneau solaire :

En rassemblant les deux exemples de chaînes d’énergie et d’information, on obtient la chaîne fonctionnelle du volet roulant à panneau solaire.

Exemple de chaîne fonctionnelle d’un volet roulant à panneau solaire :

• Exemple d’un portail automatique

• La chaîne fonctionnelle du portail automatique :

La modélisation fonctionnelle un objet technique consiste à représenter l’objet de manière schématique, par sa chaîne d’information et sa chaîne d’énergie.

Pour modéliser l’objet, on suit les 5 étapes suivantes :

Étape 1 – Lister les composants de l’objet technique

Étape 2 – Trier les composants, en mettant d’un côté ceux qui manipulent de l’information et d’un autre côté ceux qui manipulent de l’énergie

Étape 3 – Associer chaque composant à sa fonction dans la chaîne à laquelle il appartient :

• pour les composants manipulant de l’information : Acquérir, Traiter, Restituer/Communiquer ;
• pour les composants manipulant de l’énergie : Alimenter/Stocker, Distribuer, Convertir, Transmettre.

Étape 4 – Dessiner la chaîne d’information et la chaîne d’énergie en dessous, en mettant les fonctions/composants dans le bon ordre. Dans chaque bloc, indiquer le nom du composant et sa fonction.

Étape 5 – Relier les deux chaînes, en :

• reliant le composant de la chaîne d’information envoyant un ordre à la chaîne d’énergie ; 
• reliant le composant de la chaîne d’énergie envoyant une information à la chaîne d’information.