Fiche élève — Cahier des charges
- Niveau : 4ème
- Objectif de l’activité : rédiger le cahier des charges d’un système d’ouverture
- Compétence : pratiquer des démarches technologiques
1) La problématique
Question : Que manque-t-il à cette habitation pour permettre à son propriétaire d’autoriser ou non un accès au terrain sans effort ?
- Réponse écrite : « Portail, barrière, porte, portillon… »
- Fonction d’usage : « Le système d’ouverture est là pour autoriser l’accès au terrain sans effort. »
Expression du besoin
Pour exprimer le besoin auquel répond un objet technique, on répond à 3 questions :
| Question | Réponse |
|---|---|
| À qui rend-il service ? | Le propriétaire |
| Sur quoi agit-il ? | Le terrain |
| Dans quel but ? | Autoriser l’accès |
Diagramme de la « Bête à cornes »
À qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?
Propriétaire Terrain
\ /
\ /
Système d'ouverture
|
Dans quel but existe-t-il ?
Autoriser ou non l'accès au terrain
du propriétaire
Le diagramme de la « Bête à cornes » met en relation l’objet étudié avec deux éléments de son environnement :
- la réponse à la question « À qui rend-il service ? » ;
- la réponse à la question « Sur quoi agit-il ? ».
2) Le diagramme « Pieuvre »
Pour le travail demandé, on se limite à 5 fonctions que doit assurer l’objet technique.
| Code | Fonction |
|---|---|
| FP1 | Le portail doit permettre à son utilisateur d’autoriser le passage des voitures et des piétons. |
| FP2 | Le portail doit permettre à son utilisateur d’interdire l’accès aux animaux. |
| FC1 | Le portail doit s’intégrer et être en harmonie avec la maison et la clôture existantes. |
| FC2 | Le portail doit respecter les règles de sécurité en vigueur. |
| FC3 | Le portail doit s’adapter à l’énergie disponible. |
Rappel : FP = Fonction Principale / FC = Fonction Contrainte
- Il y a 2 fonctions principales.
Éléments de l’environnement du portail
Voitures et piétons
|
FP1
|
Utilisateur ----------- Portail ----------- Animaux
| |
FC2 FC1
| |
Sécurité Esthétique
|
FC3
|
Énergie
- FP1 : permettre à l’utilisateur d’autoriser le passage des voitures et des piétons.
- FP2 : interdire l’accès aux animaux.
- FC1 : s’intégrer et être en harmonie avec la maison et la clôture existantes.
- FC2 : respecter les règles de sécurité en vigueur.
- FC3 : s’adapter à l’énergie disponible.
3) Contraintes et normalisation
Pour répondre au besoin et remplir la fonction d’usage, un objet technique doit être conçu pour respecter un ensemble de contraintes, normes ou règlements.
Les contraintes ou exigences peuvent être liées :
- à l’utilisateur et à ses goûts ;
- au fonctionnement de l’objet technique ;
- à ses dimensions ;
- à la concurrence ;
- au développement durable ;
- aux normes en vigueur ;
- au milieu environnant.
Pour exprimer les contraintes d’un objet technique, on rédige une phrase qui exprime une obligation : « L’objet technique doit… » ou « ne doit pas… ».
Pour représenter l’ensemble des contraintes, on peut créer un tableau ou une carte mentale.
Exemples de contraintes pour un téléphone portable
| Type de contrainte | Exigence |
|---|---|
| Fonctionnement | Le téléphone doit fonctionner plus de 12 h par jour pour des utilisateurs exigeants et connectés. |
| Dimensions | Le téléphone doit avoir une diagonale d’écran de 15 cm et une épaisseur de 8 mm maximum. |
| Dimensions | Le téléphone doit avoir une masse de 250 g maximum. |
| Concurrence | Le téléphone doit être en concurrence directe avec le modèle xxx de chez xxx. |
| Développement durable | Le téléphone doit utiliser des matériaux recyclables à 95 %. |
| Normes | Le téléphone doit avoir un débit d’absorption spécifique (DAS) de 2 W/kg maximum. |
| Milieu environnant | Le téléphone doit fonctionner dans une plage de température entre 0 °C et 40 °C. |
Définitions
- Une contrainte ou exigence est une obligation ou une limitation à respecter.
- Une norme est une règle fixant les conditions de la réalisation d’une opération ou de l’élaboration d’un produit dont on veut unifier l’emploi ou assurer l’interchangeabilité.
- Un règlement est un ensemble de mesures auxquelles sont soumis les membres d’une société ou d’un groupe.
4) Expression du besoin
Pour concevoir un objet technique qui correspond aux attentes des futurs utilisateurs, il faut identifier clairement le besoin et rédiger la fonction d’usage.
L’outil graphique appelé « Bête à cornes » permet d’exprimer le besoin en répondant aux questions suivantes :
- À qui rend service le produit ?
- Sur quoi agit le produit ?
- Dans quel but ce système existe-t-il ?
La fonction d’usage est énoncée par une phrase :
Le « produit » permet à (réponse à la question « À qui rend-il service ? ») d’agir sur (réponse à la question « Sur quoi agit-il ? »), dans le but (réponse à la question « Dans quel but ? »).
Exemple : le portail
- À qui rend-il service ? Aux occupants du terrain.
- Sur quoi agit-il ? Le terrain.
- Dans quel but ? Autoriser ou non l’accès au terrain.
« Le portail permet aux occupants du terrain d’en autoriser ou non l’accès. »
5) Analyse fonctionnelle
Afin de satisfaire la fonction d’usage et rédiger le cahier des charges, un nouveau produit est décrit par des fonctions de service : fonctions principales et fonctions contraintes.
Cahier des charges fonctionnel
Le cahier des charges fonctionnel (CDCF) est le document par lequel le demandeur exprime ses besoins (ou ceux qu’il est chargé d’exprimer) en termes de fonctions de service et de contraintes. Pour chacune d’elles sont définis des caractéristiques avec des critères d’appréciation ainsi que leurs niveaux. (Source : AFNOR)
Pour déterminer les fonctions, on réalise une analyse fonctionnelle où l’on recherche les liens du produit avec les éléments de son environnement.
Exemple : portail automatique
- FP : Le portail automatique permet au propriétaire d’autoriser ou non le passage des voitures et des piétons à distance.
- FC1 : Le portail doit s’adapter au sol.
- FC2 : Le portail doit résister aux conditions atmosphériques.
- FC3 : Le portail doit s’adapter à l’énergie disponible.
Méthode d’analyse fonctionnelle avec l’outil « pieuvre »
1. Recenser les éléments entourant le produit en utilisation
On observe ou imagine le produit en utilisation et on se demande :
Avec quels éléments environnants le produit est-il en contact ou interagit-il en utilisation ?
Exemple du VTT :
- Cycliste
- Réglementations
- Tout type de sol
- Accessoires
- Obstacles
- Milieu ambiant
2. Rechercher la ou les fonctions principales
Le produit met toujours au moins un service entre un élément extérieur et un autre élément extérieur pour répondre aux besoins de l’utilisateur.
Question : Entre quel élément et quel élément le produit rend-il service ?
Cela se représente par une flèche double.
FP1 : Le produit permet à un élément extérieur d’agir par rapport à un autre élément extérieur.
3. Rechercher la ou les fonctions contraintes
Le produit doit s’adapter aux éléments extérieurs avec lesquels il est en relation.
Question : Quelle adaptation a le produit par rapport à l’élément extérieur ?
Cela se représente par une flèche simple.
FC1 : Le produit doit s’adapter à un élément extérieur.
4. Rédiger les fonctions principales et les fonctions contraintes
Les fonctions principales et les fonctions contraintes sont inscrites dans un tableau qui servira à préciser ensuite les caractéristiques de chaque fonction pour la conception.
| Fonctions de service | Caractéristiques |
|---|---|
| FP1 : Permettre au cycliste de se déplacer par rapport au sol | — |
| FC1 : Doit franchir les obstacles | — |
| FC2 : Doit résister aux agressions du milieu ambiant (pluie, soleil…) | — |
| FC3 : Doit supporter diverses intempéries (poussière…) | — |
| FC4 : Doit respecter les réglementations (code de la route) | — |
| FC5 : Doit être esthétique | — |
Pour rédiger le cahier des charges, on recherche, à partir des éléments environnants le produit en utilisation, les FP (Fonctions Principales) et les FC (Fonctions Contraintes) attendues du produit pour remplir la fonction d’usage.
L’objet final créé devra être conforme aux différentes fonctions de service du cahier des charges.