Analyse fonctionnelle

1) Introduction : Qu’appelle-t-on « Analyse fonctionnelle » ?

L’analyse fonctionnelle est une démarche méthodologique en Sciences de l’Ingénieur visant à définir, sans préjuger des solutions techniques, ce que le produit/système doit rendre comme services (FS) et quelles contraintes (FC) externes il doit respecter. Elle structure la compréhension du besoin, outille la communication entre parties prenantes, et débouche sur un Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) vérifiable.

But du cours : savoir identifier le besoin, distinguer FS/FC, construire les diagrammes Bête à Cornes, Pieuvre et FAST, puis formaliser un CdCF avec critères, niveaux et flexibilités.

2) Notions de base & définitions

Besoin : finalité attendue par l’utilisateur/client (ex. « permettre un passage sûr »).
Fonction de Service (FS) : action attendue du système sur son environnement (verbe d’action + complément).
Fonction de Contrainte (FC) : condition imposée par l’environnement, les normes, les coûts, la maintenance…
Critère : grandeur mesurable liée à une fonction (ex. temps d’ouverture en secondes).
Niveau : valeur cible d’un critère (ex. ≤ 2,0 s).
Flexibilité : marge d’acceptation (ex. ± 0,5 s).

Rédige une FS avec un verbe d’action (« Permettre », « Assurer », « Protéger »…). Une FC commence souvent par « Doit … ».

3) Démarche d’analyse (5 étapes)

Exprimer le besoin (contexte, utilisateurs, usages principal/secondaires).
Énoncer les fonctions : distinguer FS/FC, sans référence aux solutions.
Modéliser par diagrammes : Bête à Cornes → Pieuvre → FAST.
Associer critères/niveaux/flexibilités à chaque fonction.
Consolider le CdCF : vérifiable, traçable, testé.

Erreur fréquente : confondre fonction et solution (« utiliser un moteur 24 V » n’est pas une FS).

4) Diagramme « Bête à Cornes » (exprimer le besoin)

Trois questions-clés :

Qui ? (utilise/achète/subit le produit)
Pour quoi ? (finalité : à quoi sert-il ?)
Sur quoi ? (élément de l’environnement impacté)

Bête à Cornes — exemple « Porte automatique ».

5) Diagramme « Pieuvre » (interactions Système ⇄ Environnement)

On recense acteurs et milieux, puis on qualifie chaque liaison en FS ou FC.

Pieuvre — liaisons qualifiées en FS/FC.

6) Diagramme FAST (Function Analysis System Technique)

Le FAST relie Pourquoi ? (à gauche) à Comment ? (à droite) au niveau fonctionnel (pas matériel).

Lecture horizontale : Pourquoi → Comment.

Ne pas transformer le FAST en nomenclature de pièces : on reste au niveau fonctionnel.

7) Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF)

Chaque fonction reçoit des critères mesurables, des niveaux cibles et une flexibilité, avec des modalités de vérification.

Fonction	Type	Critère(s)	Niveau	Flex.	Vérification
FS1 : Permettre le passage automatique	FS	Temps d’ouverture	≤ 2,0 s	± 0,5 s	Essai sur 10 cycles
FS2 : Assurer la sécurité des usagers	FS	Taux de détection obstacle	≥ 95 %	± 3 %	Test obstacle standard
FC1 : Respect des normes EN 16005	FC	Conformité	100 %	0	Attestation
FC2 : Niveau sonore en fonctionnement	FC	dB(A)	≤ 45 dB	± 3 dB	Sonomètre

Un critère sans unité → reformuler. Toujours préciser la méthode de test.

8) Étude de cas guidée — Porte automatique d’entrée

Bête à Cornes : Usagers • Faciliter le passage • Accès.
Pieuvre : Usager, Exploitant, Normes, Enfants, Vent, Température, Énergie.
FAST : Permettre passage → Ouvrir/fermer → Détecter → Commander → Actionner → Alimenter.
CdCF (extrait) : voir tableau (temps, sécurité, normes, bruit).
Choix de principe (après analyse) : détection IR + radar, motorisation brushless, batterie secours, carters anti-pincement.

9) Pièges courants & bonnes pratiques

Énoncés flous (« fiable », « facile ») sans critère mesurable.
Oublier des acteurs (maintenance, secours, enfants…).
Niveaux irréalistes (flexibilité nulle sans justification).

Tracer systématiquement Bête à Cornes → Pieuvre → FAST.
Associer critère + niveau + vérification à chaque fonction.
Numéroter FS/FC et croiser avec les essais (traçabilité).

10) Glossaire rapide

FS : Fonction de Service.
FC : Fonction de Contrainte.
CdCF : Cahier des Charges Fonctionnel.
FAST : Function Analysis System Technique.

11) Exercices (12) avec solutions détaillées

Exercice 1 — Bête à Cornes (Portique d’accès)

Compléter QUI / POUR QUOI / SUR QUOI pour un portique de métro.

Qui ? Voyageurs.
Pour quoi ? Réguler l’accès rapidement et en sécurité.
Sur quoi ? Passage / flux d’entrée.

Exercice 2 — Pieuvre (Aspirateur robot)

Lister 4 acteurs/milieux et qualifier 4 liaisons (FS/FC).

Acteurs : Usager, Sol, Obstacles, Station de charge.
FS : Nettoyer le sol ; Revenir à la base.
FC : Niveau sonore ≤ 55 dB ; Autonomie ≥ 60 min.

Exercice 3 — FS ou FC ? (Gourde isotherme)

Classer : « maintenir boisson fraîche 6 h », « poids ≤ 300 g », « sans fuite », « BPA-free ».

FS : maintenir 6 h ; sans fuite. — FC : poids ≤ 300 g ; BPA-free.

Exercice 4 — Critères/Niveaux (Trottinette)

Proposer 3 critères mesurables + niveaux pour « assurer une vitesse urbaine ».

Vitesse max : 25 km/h (±2).
0→20 km/h : ≤ 6 s (±1).
Autonomie à 15 km/h : ≥ 20 km (±2).

Exercice 5 — FAST (Distributeur d’eau)

Compléter : Permettre l’hydratation → ( … ) → ( … ) → Distribuer eau.

Mettre à disposition → Choisir température/quantité → Distribuer eau.

Exercice 6 — Mini-CdCF (Porte de garage)

Rédiger 2 FS et 2 FC avec critères/niveaux/flexibilité.

FS1 : Ouvrir/fermer à distance — Temps ≤ 8 s (±2).
FS2 : Protéger l’usager — Détection obstacle ≥ 98 % (±1 %).
FC1 : Bruit ≤ 50 dB (±3).
FC2 : T° −10→45 °C (0) ; IP ≥ 44 (0).

Exercice 7 — Repérer l’erreur

« FS : Utiliser un moteur 24 V pour ouvrir la porte ». Identifier l’erreur et corriger.

Solution imposée dans la fonction. Corriger en : « FS : Ouvrir la porte automatiquement ».

Exercice 8 — Sécurité enfants (Porte auto.)

Proposer 2 critères + niveaux pour la sécurité.

Force de pincement ≤ 100 N (0).
Temps de réaction obstacle ≤ 150 ms (±20 ms).

Exercice 9 — Pieuvre (Drone vidéo)

Donner 3 FS et 3 FC.

FS : Stabiliser image ; Transmettre flux ; Maintenir position.
FC : Vol ≥ 25 min ; Vent ≤ 35 km/h ; Bruit ≤ 65 dB.

Exercice 10 — Tableau CdCF (Fontaine publique)

Compléter au moins 3 lignes (FS/FC, Critère, Niveau, Flex, Vérif).

Fonction	Critère	Niveau	Flex	Vérif
FS : Distribuer eau potable	Débit	≥ 0,5 L/min	± 0,1	Débitmètre
FC : Hygiène	Matériau contact	Inox AISI 304	0	Certificat
FC : Accessibilité	Hauteur buse	0,85–1,05 m	0	Mesure

Exercice 11 — Choix de critères

Pour « FS : Informer l’usager de l’état de la porte », donner 2 critères mesurables + niveaux.

Visibilité de l’indicateur à 3 m : ≥ 90 % d’usagers le repèrent.
Temps de latence affichage : ≤ 200 ms (±20 ms).

Exercice 12 — Comparaison de solutions (matrice)

Proposer 3 critères pour comparer deux solutions d’actionnement et indiquer des pondérations (somme 100 %).

Énergie consommée (kWh/an) — 40 %
Niveau sonore (dB) — 30 %
Maintenance annuelle (h/an) — 30 %

12) Récapitulatif

Chemin type : Bête à Cornes → Pieuvre → FAST → CdCF.
Chaque fonction ⇢ au moins un critère + niveau + méthode de vérification.
Interdire les solutions dans les fonctions ; elles viennent après.