Modélisation des exigences | Exercices corrigés | Sciences de l'ingénieur 1ère

Concepts & Exercices

\(\text{Exigence} = \text{Besoin} + \text{Contrainte} + \text{Critère}\)

Modèle des exigences

Exigence fonctionnelle

F(x) → y

Spécifie ce que le système doit faire

Exigence non fonctionnelle

N(x) → contrainte

Spécifie comment le système doit être

Hiérarchie des exigences

E_niveau1 > E_niveau2 > E_niveau3

Organisation selon l'importance

🎯

Définition : Une exigence est une spécification qui définit ce que doit accomplir un système ou un produit.

📊

Classification : Exigences fonctionnelles, non fonctionnelles, d'interface et de conception.

🔗

Traçabilité : Lien entre les exigences et les besoins initiaux.

✅

Validation : Vérification que les exigences sont complètes, cohérentes et réalisables.

Exercice 1

Identifier les exigences fonctionnelles et non fonctionnelles pour un robot aspirateur.

Exercice 2

Hiérarchiser les exigences pour un système de freinage automobile.

Exercice 3

Formaliser les exigences d'un système de domotique à l'aide du modèle IDEF0.

Exercice 4

Valider la cohérence des exigences pour un drone de surveillance.

Exercice 5

Établir la traçabilité des exigences pour une application mobile de gestion de tâches.

Corrigé : Exercices 1 à 3

1 Identification des exigences

Définitions :

Exigence fonctionnelle : Spécifie une fonction que le système doit accomplir

Exigence non fonctionnelle : Spécifie une contrainte de performance ou de qualité

Méthode d'identification :

Analyser le cahier des charges ou les besoins exprimés
Identifier les fonctions principales attendues
Relever les contraintes techniques et réglementaires
Classer les exigences selon leur nature

Robot Aspirateur - Analyse

🧹

Exigences fonctionnelles

• Nettoyer la surface au sol
• Se déplacer de manière autonome
• Détecter les obstacles
• Retourner à sa base de charge
• Vider le bac à poussière

⚙️

Exigences non fonctionnelles

• Niveau sonore maximum : 60 dB
• Autonomie : minimum 60 minutes
• Temps de charge : maximum 4 heures
• Résistance aux chocs
• Facilité d'entretien

Étape 1 : Analyse des besoins utilisateur

L'utilisateur souhaite un nettoyage automatique des sols sans intervention humaine.

Étape 2 : Identification des fonctions

Le robot doit effectuer des actions spécifiques : nettoyer, naviguer, charger.

Étape 3 : Détection des contraintes

Des limitations techniques et d'expérience utilisateur existent : bruit, autonomie, sécurité.

Exigences fonctionnelles : F1, F2, F3
Exigences non fonctionnelles : NF1, NF2, NF3

Réponse finale :

Fonctionnelles : nettoyer, naviguer, détecter obstacles, retourner à base
Non fonctionnelles : bruit ≤ 60dB, autonomie ≥ 60min, résistance aux chocs

Règles appliquées :

• Séparation : Distinction claire entre ce que le système fait et comment il le fait

• Clarté : Chaque exigence doit être précise et mesurable

• Complétude : Couvrir toutes les fonctions et contraintes

2 Hiérarchisation des exigences

Définition :

Hiérarchisation : Organisation des exigences selon leur importance critique pour le projet

Méthode de hiérarchisation :

Identifier les exigences critiques pour la sécurité
Évaluer l'impact fonctionnel de chaque exigence
Considérer les contraintes légales et réglementaires
Classer par ordre d'importance : Critique > Haute > Moyenne > Basse

Système de Freinage Automobile

🔴

Niveau 1 - Critique

• Arrêt complet du véhicule dans le délai requis
• Fiabilité maximale du système
• Sécurité des occupants

🟡

Niveau 2 - Haute priorité

• Réaction immédiate au freinage
• Distribution équilibrée de la force de freinage
• Performance dans différentes conditions climatiques

🟢

Niveau 3 - Moyenne priorité

• Durée de vie des composants
• Coût de maintenance
• Esthétique des éléments visibles

Étape 1 : Analyse des risques

Identifier les exigences liées à la sécurité des occupants et à la prévention des accidents.

Étape 2 : Évaluation fonctionnelle

Évaluer l'impact de chaque exigence sur le fonctionnement global du système.

Étape 3 : Classification par priorité

Affecter une priorité en fonction de la criticité, de la réglementation et de l'impact.

P1 (Critique) > P2 (Haute) > P3 (Moyenne)

Réponse finale :

Priorité 1 : Sécurité, fiabilité, arrêt d'urgence
Priorité 2 : Réaction rapide, distribution équilibrée
Priorité 3 : Durée de vie, coût de maintenance

Règles appliquées :

• Sécurité avant tout : Les exigences de sécurité sont prioritaires

• Impact fonctionnel : Considérer l'importance pour le fonctionnement du système

• Réglementation : Respecter les normes légales en vigueur

3 Formalisation avec IDEF0

Définition :

IDEF0 : Méthode de modélisation fonctionnelle qui décrit les processus du système (Input, Process, Output, Control).

Méthode IDEF0 :

Identifier le processus principal (Process)
Déterminer les entrées (Input)
Définir les sorties (Output)
Identifier les contrôles (Control)

Système de Domotique - IDEF0

🔄

Processus (P) : Gestion de la maison intelligente

• Contrôler les équipements électriques
• Surveiller la sécurité
• Gérer le confort thermique

📥

Entrées (I) : Données et commandes

• Commandes utilisateur (téléphone, interface)
• Capteurs (température, mouvement, luminosité)
• Informations météo

📤

Sorties (O) : Actions du système

• Activation des appareils (lumières, chauffage)
• Alarme de sécurité
• Notifications à l'utilisateur

🔒

Contrôles (C) : Règles et contraintes

• Programmation horaire
• Règles de sécurité
• Limites de consommation énergétique

Étape 1 : Définition du processus

Identifier le processus principal : "Gérer les équipements domestiques"

Étape 2 : Identification des entrées

Déterminer les données nécessaires au processus : commandes, capteurs, informations externes.

Étape 3 : Définition des sorties

Identifier les résultats du processus : actions, alertes, états du système.

Étape 4 : Spécification des contrôles

Énumérer les règles, contraintes et normes qui régissent le processus.

IDEF0(P,I,O,C) = (Gestion maison, Commandes/Capteurs, Actions/Alertes, Règles/Contraintes)

Réponse finale :

Processus : Gestion domotique | Entrées : Commandes, capteurs | Sorties : Actions, notifications | Contrôles : Règles, programmation

Règles appliquées :

• Clarté : Chaque élément IDEF0 doit être précisément défini

• Complétude : Tous les aspects du système doivent être couverts

• Hiérarchie : Utiliser des sous-processus pour détailler

Corrigé : Exercices 4 à 5

4 Validation des exigences

Définition :

Validation : Processus de vérification que les exigences sont complètes, cohérentes, réalisables et non redondantes.

Méthode de validation :

Vérifier la complétude : toutes les exigences sont-elles présentes ?
Tester la cohérence : aucune contradiction entre les exigences
Évaluer la réalisabilité : les exigences sont-elles techniquement possibles ?
Confirmer la non-redondance : chaque exigence est-elle unique ?

Drone de Surveillance - Validation

✅

Complétude

• Vol stationnaire pendant 30 min
• Caméra HD 1080p
• Transmission vidéo en direct
• Système de détection d'obstacles

🤝

Cohérence

• Autonomie de vol : 45 min minimum
• Vitesse de vol : 10-60 km/h
• Altitude de vol : 10-120 mètres

🔧

Réalisation technique

• Batterie lithium polymère 5000mAh
• Moteurs brushless 1400KV
• Caméra CMOS 1/3"

Étape 1 : Analyse de complétude

Vérifier si toutes les fonctions nécessaires sont spécifiées : vol, caméra, transmission, navigation.

Étape 2 : Vérification de cohérence

Comparer les exigences entre elles : autonomie vs vitesse, altitude vs sécurité.

Étape 3 : Évaluation de la réalisabilité

Vérifier si les technologies existent pour satisfaire les exigences.

Étape 4 : Contrôle de redondance

S'assurer qu'aucune exigence ne duplique une autre fonction.

Validation réussie : C(100%) + H(100%) + R(100%) - Red(0%)

Réponse finale :

Exigences validées : complètes, cohérentes, réalisables, non redondantes

Règles appliquées :

• CHAMP : Complétude, Cohérence, Hiérarchie, Acceptabilité, Mesurabilité, Précision

• Testabilité : Chaque exigence doit être testable

• Atomicité : Chaque exigence doit être unique

5 Traçabilité des exigences

Définition :

Traçabilité : Maintenir les liens entre les exigences et les besoins, conceptions, tests et livrables.

Méthode de traçabilité :

Numéroter chaque exigence de manière unique
Associer chaque exigence à un besoin spécifique
Créer un tableau de traçabilité
Mettre à jour la traçabilité à chaque modification

Application Mobile - Matrice de traçabilité

ID Exigence	Description	Besoin associé	Statut
REQ_001	L'utilisateur peut créer un compte	BES_001	Implémenté
REQ_002	L'utilisateur peut ajouter des tâches	BES_002	Implémenté
REQ_003	Les tâches peuvent être classées par priorité	BES_003	En cours
REQ_004	Temps de réponse < 2 secondes	BES_004	Validé

🔗

Importance de la traçabilité

• Suivre l'évolution des exigences
• Identifier les impacts des modifications
• Assurer la conformité aux besoins
• Faciliter les audits et validations

Étape 1 : Numérotation des exigences

Attribuer un identifiant unique à chaque exigence (REQ_001, REQ_002, ...)

Étape 2 : Association aux besoins

Lier chaque exigence à un besoin spécifique (BES_001, BES_002, ...)

Étape 3 : Création de la matrice

Créer un tableau avec les relations entre besoins, exigences et statuts.

Étape 4 : Mise à jour continue

Maintenir la traçabilité à jour pendant tout le cycle de vie du projet.

Traçabilité = Σ(Liens Besoin-Exigence) / Total Exigences

Réponse finale :

Matrice de traçabilité complète avec liens entre besoins et exigences

Règles appliquées :

• Unicité : Chaque exigence a un ID unique

• Complétude : Toutes les exigences sont tracées

• Maintenance : La traçabilité est maintenue durant le projet

Cours bien détaillé

\(\text{Traçabilité} = \frac{\sum(\text{Liens Besoin-Exigence})}{\text{Total Exigences}}\)

Indicateur de traçabilité

🎯

Définition : La modélisation des exigences consiste à identifier, analyser et formaliser les besoins du client.

📋

Classification : Fonctionnelles (ce que le système fait), non fonctionnelles (comment le système est).

📊

Hiérarchisation : Organisation selon l'importance critique, impact fonctionnel et contraintes réglementaires.

🔗

Traçabilité : Maintien des liens entre les besoins, exigences, conceptions et tests.

💡

Conseil : Toujours valider les exigences avec les parties prenantes

🔍

Attention : Les exigences doivent être mesurables et testables

⚡

Astuce : Utiliser des outils comme IDEF0 ou SysML pour la modélisation

📋

Méthode : Numéroter les exigences pour une traçabilité efficace

✅

Vérification : Appliquer la règle CHAMP (Complet, Hiérarchisé, Acceptable, Mesurable, Précis)

Méthodes de modélisation :

IDEF0 : Modélisation fonctionnelle (Input, Process, Output, Control)
SysML : Diagrammes de blocs, cas d'utilisation, exigences
MoSCoW : Classification Must, Should, Could, Won't
QFD : Quality Function Deployment pour relier besoins à exigences

Règles importantes :

Les exigences doivent être exprimées en langage clair et non ambigu
Chaque exigence doit être unique et atomique
La traçabilité permet de suivre l'évolution et les impacts
La validation garantit la cohérence et la réalisabilité

Caractéristiques des bonnes exigences :

Concises : Courtes et directes
Compréhensibles : Accessibles aux parties prenantes
Complètes : Sans omission d'information
Cohérentes : Sans contradictions internes
Correctes : Fidèles aux besoins exprimés

Modélisation des exigencesExercices corrigés

Robot Aspirateur - Analyse

Système de Freinage Automobile

Système de Domotique - IDEF0

Drone de Surveillance - Validation

Application Mobile - Matrice de traçabilité

Modélisation des exigences
Exercices corrigés