Démarche de Conception
CdCF, analyse fonctionnelle, méthode APTE, diagramme pieuvre
Objectifs pédagogiques
- Comprendre les étapes structurées de la démarche de conception d'un produit industriel
- Maîtriser les outils de l'analyse fonctionnelle (CdCF, diagramme pieuvre, bête à cornes)
- Appliquer la méthode APTE pour identifier les fonctions de service d'un produit
- Relier l'expression du besoin à la conception technique en validant les exigences
Introduction : Pourquoi une démarche structurée ?
Imaginez que vous soyez ingénieur chez DJI et que l'on vous demande de concevoir le nouveau drone Mavic Air 3. Par où commencer ? Faut-il d'abord choisir les moteurs ? Dessiner l'hélice ? Non. Dans l'industrie, on suit une démarche de conception rigoureuse pour éviter les oublis, réduire les coûts et garantir que le produit réponde exactement aux attentes des clients.
Exemple concret : Le vélo électrique VanMoof S5
- Besoin initial : Un vélo urbain intelligent, sécurisé, avec une autonomie suffisante pour les trajets quotidiens
- Problème : Comment traduire ce besoin vague en spécifications techniques précises ?
- Solution : VanMoof a utilisé une démarche de conception pour définir les fonctions de service, les contraintes et les critères d'appréciation
1Le Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF)
Définition
Le Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) est un document contractuel qui décrit ce que le produit doit faire, sans imposer de solutions techniques. Il est le résultat de l'analyse fonctionnelle.
Contenu type d'un CdCF
- Contexte : Pourquoi ce produit ?
- Fonctions de Service (FS) : Liste des services rendus
- Critères d'appréciation : Mesures quantifiables pour chaque fonction
- Niveaux de performance : Valeurs cibles à atteindre
- Contraintes : Réglementaires, environnementales, économiques
Exemple : Drone DJI Mavic Air 3
| Fonction de Service | Critère d'appréciation | Niveau attendu |
|---|---|---|
| FS1 : Filmer en haute qualité | Résolution vidéo | 4K à 60 fps |
| FS2 : Être transportable | Masse | < 600 g |
| FS3 : Voler en autonomie | Durée de vol | > 30 min |
| FS4 : Résister aux intempéries | Indice de protection | IP54 |
À retenir : Le CdCF est la bible du concepteur. Il guide toutes les décisions techniques.
2L'Analyse Fonctionnelle (méthode APTE)
Présentation de la méthode APTE
L'Analyse de la Valeur ou méthode APTE (Application aux Techniques d'Entreprise) permet d'identifier les fonctions de service en se posant la question : « À quoi ça sert ? »
Le diagramme pieuvre (ou diagramme des interacteurs)
C'est un outil visuel qui représente le produit au centre, entouré des acteurs (ou interacteurs) avec lesquels il interagit.
Mise en oeuvre :
- Placer le produit au centre
- Identifier les acteurs (utilisateur, environnement, autres produits...)
- Relier chaque acteur au produit par une flèche qui décrit l'interaction
- Traduire chaque interaction en fonction de service
Exemple : Vélo électrique VanMoof
- Acteur 1 : Cycliste → Interaction : pédaler, freiner, piloter → Fonction : Permettre un déplacement assisté
- Acteur 2 : Pluie → Interaction : mouiller le vélo → Fonction : Résister à l'eau
- Acteur 3 : Voleur → Interaction : tenter de voler → Fonction : Dissuader le vol
Les types de fonctions
- Fonction Principale (FP) : Raison d'être du produit (ex : transporter une personne)
- Fonctions Contraintes (FC) : Imposées par l'environnement ou la réglementation (ex : respecter la norme CE)
- Fonctions de Service (FS) : Services rendus aux utilisateurs (ex : recharger la batterie en 4h)
Tableau des fonctions pour un drone de livraison Amazon
| Identifiant | Fonction | Type | Critère |
|---|---|---|---|
| FP1 | Transporter un colis | Principale | Masse max 2 kg |
| FS1 | Atterrir précisément | Service | Précision < 10 cm |
| FC1 | Respecter la vie privée | Contrainte | Caméra désactivable |
3De l'expression du besoin à la conception
La bête à cornes
Cet outil simple mais puissant permet de cadrer le problème en répondant à trois questions :
- À qui rend-on service ? (les bénéficiaires)
- Sur quoi agit-on ? (l'objet de l'étude)
- Dans quel but ? (les finalités)
À QUI ? → SUR QUOI ? → DANS QUEL BUT ?
(Bénéficiaire) → (Objet) → (Finalité)
Exemple : Casque de réalité virtuelle Oculus Quest 2
- À qui ? Joueurs, développeurs, entreprises de formation
- Sur quoi ? Expérience de réalité virtuelle
- Dans quel but ? Offrir une immersion totale sans fil à un prix accessible
Validation du besoin
Avant de concevoir, il faut valider que le besoin est réel, économiquement viable et techniquement réalisable. On utilise :
- Des études de marché
- Des tests utilisateurs
- Des analyses de faisabilité
Exemple industriel : Tesla valide le besoin pour la Cybertruck via des precommandes en ligne avant de lancer la production.
Hierarchisation des fonctions (methode Tri croise)
La methode du tri croise permet de hierarchiser les fonctions en les comparant deux a deux. On attribue une note de 0 a 3 selon l'importance relative.
| Fonction | FP1 | FS1 | FS2 | Total | % |
|---|---|---|---|---|---|
| FP1 : Transporter | - | FP1=3 | FP1=2 | 5 | 56% |
| FS1 : Etre leger | - | FS1=1 | 1 | 11% | |
| FS2 : Autonomie | - | 3 | 33% |
Flexibilite des criteres
Classes de flexibilite :
- F0 - Imperatif : Aucune negociation possible (ex: norme securite)
- F1 - Peu negociable : Leger ecart tolere (±5%)
- F2 - Negociable : Discussion possible selon contexte (±10-20%)
- F3 - Tres flexible : Objectif indicatif, peut varier significativement
Résumé en 5 points
- 1La démarche de conception est un processus structuré qui part du besoin client pour aboutir à un produit industriel.
- 2Le CdCF formalise les attentes fonctionnelles sans imposer de solutions.
- 3L'analyse fonctionnelle (APTE) identifie les fonctions via le diagramme pieuvre.
- 4La bête à cornes permet de cadrer le problème en ciblant bénéficiaires, objet et finalités.
- 5La validation du besoin est une étape cruciale avant tout investissement en conception.
Mini-Quiz
Question 1 : Quel outil représente le produit entouré de ses interacteurs ?
A) La bête à cornes
B) Le diagramme pieuvre
C) Le CdCF
Réponse : B - Le diagramme pieuvre
Question 2 : Dans un CdCF, que doit-on éviter d'imposer ?
A) Les fonctions de service
B) Les solutions techniques
C) Les critères d'appréciation
Réponse : B - On évite d'imposer des solutions techniques dans le CdCF
Question 3 : Quelle question ne fait PAS partie de la bete a cornes ?
A) A qui rend-on service ?
B) Comment le realiser ?
C) Dans quel but ?
Reponse : B - La bete a cornes ne repond pas au "comment", seulement au "qui, quoi, pourquoi"
Question 4 : Dans la methode du tri croise, que signifie la note 3 ?
A) Les deux fonctions sont egales
B) La fonction est legerement plus importante
C) La fonction est nettement plus importante
Reponse : C - Note 3 = nettement superieur, Note 2 = superieur, Note 1 = legerement superieur, Note 0 = egal
Question 5 : Quelle classe de flexibilite correspond a une norme de securite obligatoire ?
A) F0 - Imperatif
B) F1 - Peu negociable
C) F3 - Tres flexible
Reponse : A - F0 signifie aucune negociation possible, typique pour les normes de securite
