Hiérarchie des Fonctions en Sciences de l'Ingénieur

Le principe repose sur l'idée que :

• La fonction principale répond à la finalité du système
• Les fonctions secondaires supportent la fonction principale
• Chaque fonction peut être décomposée en sous-fonctions
• Les relations de dépendance sont clairement établies

La fonction principale est la fonction fondamentale du système :

• Répond directement au besoin exprimé par l'utilisateur
• Caractérise l'essence du système
• Ne peut pas être supprimée sans altérer la finalité du système
• Exemples : FP1 : Transmettre une information, FP2 : Convertir l'énergie

Les fonctions secondaires soutiennent la fonction principale :

• Sont nécessaires au bon fonctionnement du système
• Ne sont pas directement liées à la finalité du système
• Peuvent être optimisées sans modifier la fonction principale
• Exemples : FS1 : Assurer la sécurité, FS2 : Faciliter l'utilisation

Les sous-fonctions sont des décompositions des fonctions principales ou secondaires :

• Plusieurs niveaux de décomposition possible
• Permettent une analyse fine du système
• Facilitent la conception et la validation

Représentation graphique en forme d'arbre :

• Fonction principale au sommet
• Fonctions secondaires en branches
• Sous-fonctions en sous-branches
• Liaisons montrant les dépendances

Représentation avec des boîtes et des flèches :

• Boîtes pour les fonctions
• Flèches pour les flux d'information
• Numérotation hiérarchique (FP1, FS1.1, FS1.2...)

Représentation tabulaire :

• Classement par niveau de hiérarchie
• Description textuelle des fonctions
• Relations de dépendance explicitées

FP1 : Transporter un cycliste sur route

Sous-fonctions de FP1 :

• FP1.1 : Convertir l'énergie humaine en énergie mécanique
• FP1.2 : Transmettre l'énergie à la roue
• FP1.3 : Adapter l'assistance en fonction de l'effort

• FS1 : Assurer la sécurité
• FS2 : Faciliter l'utilisation
• FS3 : Informer l'utilisateur
• FS4 : Stocker l'énergie

Exemple de sous-fonctions pour FS1 :

• FS1.1 : Éclairer la route
• FS1.2 : Freiner le vélo
• FS1.3 : Signaler la présence

• Niveau 0 : Fonction principale du système
• Niveau 1 : Fonctions secondaires
• Niveau 2 : Sous-fonctions des fonctions principales et secondaires
• Niveau 3 et suivants : Décomposition fine

• Dépendance : Une fonction dépend d'une autre
• Hiérarchie : Une fonction est décomposée en sous-fonctions
• Séquentialité : Ordre d'exécution des fonctions
• Concurrence : Fonctions exécutées simultanément

• Boîtes : Représentent les fonctions
• Flèches : Représentent les flux d'information
• Numérotation : Montre la hiérarchie (FP1, FS1.1, FS1.2...)
• Légendes : Expliquent les flux

• Flux d'entrée : Données reçues par la fonction
• Flux de sortie : Résultats produits par la fonction
• Flux de commande : Contrôles de la fonction
• Flux de ressource : Moyens mis à disposition

• FP1, FP2... : Fonctions principales
• FS1, FS2... : Fonctions secondaires
• FP1.1, FP1.2... : Sous-fonctions de FP1
• FS1.1, FS1.2... : Sous-fonctions de FS1

FP1 : Convertir l'énergie électrique en énergie mécanique
├── FP1.1 : Détecter la vitesse de rotation
├── FP1.2 : Calculer le couple nécessaire
└── FP1.3 : Générer le couple moteur

FS1 : Assurer la sécurité
├── FS1.1 : Protéger contre les surintensités
├── FS1.2 : Surveiller la température
└── FS1.3 : Gérer les freins
                                        

Fonction principale identifiée :

• FP1 : Charger la batterie d'un véhicule électrique

• FS1 : Assurer la sécurité électrique
• FS2 : Gérer l'accès à la station
• FS3 : Informer l'utilisateur
• FS4 : Gérer la facturation

• FP1.1 : Identifier le véhicule connecté
• FP1.2 : Négocier le protocole de charge
• FP1.3 : Fournir l'énergie électrique
• FP1.4 : Surveiller la charge en cours
• FP1.5 : Couper la charge à la fin

FP1 : Charger la batterie d'un véhicule électrique
├── FP1.1 : Identifier le véhicule connecté
├── FP1.2 : Négocier le protocole de charge
├── FP1.3 : Fournir l'énergie électrique
├── FP1.4 : Surveiller la charge en cours
└── FP1.5 : Couper la charge à la fin

FS1 : Assurer la sécurité électrique
├── FS1.1 : Détecter les défauts de sécurité
├── FS1.2 : Interrompre la charge en cas de danger
└── FS1.3 : Protéger contre les surtensions

FS2 : Gérer l'accès à la station
├── FS2.1 : Authentifier l'utilisateur
└── FS2.2 : Verrouiller/déverrouiller le câble
                                        

• Enterprise Architect : Modélisation UML/SysML
• StarUML : Diagrammes UML
• Lucidchart : Diagrammes de flux et arborescence
• Draw.io : Outil gratuit pour divers types de diagrammes
• Visio : Diagrammes techniques Microsoft

• SPARK : Outil de modélisation fonctionnelle
• Teamcenter : PLM avec outils de modélisation
• Aras : Plateforme de modélisation collaborative

Chaque fonction doit être cohérente et bien définie

• Une fonction = une tâche spécifique
• Les fonctions doivent être complètes
• Les relations de dépendance doivent être claires
• Éviter les redondances

Le niveau de décomposition doit être adapté à l'objectif

• Niveau global pour la compréhension du système
• Niveau détaillé pour la conception
• Niveau technique pour l'implémentation

La hiérarchie doit couvrir toutes les fonctions essentielles

• La fonction principale est clairement identifiée
• Toutes les fonctions secondaires sont listées
• Aucune fonction critique n'est omise
• Les limites du système sont définies

La hiérarchie doit être facilement compréhensible

• La numérotation est cohérente
• Les descriptions sont claires
• Les relations sont bien établies
• La présentation est soignée

Hiérarchie des fonctions pour un véhicule :

• FP1 : Se déplacer sur route
• FS1 : Assurer la sécurité
• FS2 : Confort des passagers
• FS3 : Économie d'énergie

Hiérarchie des fonctions pour une application :

• FP1 : Traiter les demandes des utilisateurs
• FS1 : Sécuriser les accès
• FS2 : Gérer les données
• FS3 : Interface utilisateur

• Organisation structurée des fonctions d'un système
• Allant de la fonction principale aux sous-fonctions
• Permet de comprendre les relations de dépendance

• Fonctions principales (FP) : Répondent à la finalité du système
• Fonctions secondaires (FS) : Supportent la fonction principale
• Sous-fonctions : Décompositions fines

• Arbre des fonctions
• Diagramme fonctionnel
• Tableau fonctionnel