du besoin au cahier des charges fonctionnel

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pyramide de Maslow

  Cette pyramide recense et hiérarchise tous les différents besoins de l'Homme. Cette représentation permet de classer les besoins par ordre de priorité. Par exemple, si les besoins physiologiques (premier niveau) sont entièrements satisfaits, les besoins de sécurité (niveau 2) devront ensuite être satisfaits en priorité.

  Cette analyse des besoins, selon Abraham H. Maslow, définit ainsi les priorités : assurer d'abord sa survie physique, puis sa sécurité matérielle (se sentir en confiance), ensuite être aimé et compris dans le cadre d'un groupe, puis se sentir utile, reconnu et valorisé (conserver son identité) et enfin développer ses connaissances et ses valeurs.

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diagramme des prestations   – bête à cornes –

  La création d'un objet ou système technique naît d'un besoin de l'Homme. Dans le cahier des charges fonctionnel d'un objet technique, le besoin peut-être décrit sommairement dans un diagramme des prestations comme ci-dessous :

Méthode

Ce schéma peut être mémorisé par le terme 'quiquoibut'. L'expression du besoin peut donc être ainsi formulée : l'objet technique permet à [QUI] de faire [BUT] en agissant sur [QUOI].

Pour effectuer une analyse plus précise, on peut rajouter les questions suivantes :

• [OÙ] À quel endroit éprouve-t-on ce besoin ? Dans quelles conditions ? Dans quelle région ?
• [QUAND] À quelle époque ? À quelle période ? À quel moment ?
• [COMMENT] Sous quelle forme ? Dans quel cas apparaît ce besoin ?
• [COMBIEN] Combien de personnes sont concernées par ce besoin ?
• [DURÉE] Qu'est-ce qui pourrait faire disparaître ce besoin ? Dans combien de temps ?

Exemple : pour une tondeuse à gazon

  Quel est le service rendu par une tondeuse à gazon ?
  « La tondeuse à gazon permet au propriétaire de pelouse ou au jardinier de raccourcir et d'uniformiser le gazon par une coupe de l'herbe à une certaine hauteur. »

Cette formulation peut-être complétée et précisée à l'aide des questions supplémentaires précédentes.

 « Cette tondeuse à gazon concerne presque tous les pays (des zones tempérées aux plus chaudes) avec des variabilités suivant les régions. La période d'utilisation s'étale sur l'année, avec une préférence printemps-été, plutôt en journée et de façon assez régulière. Les propriétaires de pelouse sont relativement nombreux (plutôt en périphérie des villes et en campagne) ainsi que les jardiniers professionnels ou amateurs. Le besoin d'une tondeuse à gazon pourrait disparaître dans les régions manquant d'eau pour l'arrosage. À court terme, il y a peu de chance que la recherche génétique propose un gazon dont la hauteur serait limitée naturellement. »

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diagramme des interactions   – pieuvre –

  Pour élaborer un cahier des charges fonctionnel, il est nécessaire de lister les fonctions attendues d'un produit, celles qui vont rendre un service à l'utilisateur et celles qui permettront à l'objet de s'adapter à son environnement au cours de son utilisation.

  Le diagramme ci-dessous présente un exemple de produit au milieu de son environnement, puis fait apparaître les fonctions sous forme de liaisons repérées FP (fonction principale) ou C (fonction contrainte).

  On peut noter la présence d'une seule fonction principale où le produit permet l'interaction entre deux éléments de l'environnement ( EME1–OT–EME2 ). Six fonctions complémentaires apparaissent également, avec l'élément n°4 qui impose deux contraintes au produit ( C4 et C5 ). Ces fonctions complémentaires découlent quelquefois de normes à respecter (sécurité, cadre légal, écologie).

Méthode

F P  : verbe à l'infinitif caractérisant les interactions entre le produit et les deux élements du milieu extérieur.

 C   : verbe à l'infinitif caractérisant la contrainte que l'élément du milieu extérieur impose au produit.

Exemple : pour une voiture

Liste des fonctions

• FP 1 →  permettre à l'usager conducteur de se déplacer rapidement sur le sol.
• FP 2 →  permettre aux usagers passagers d'accompagner le conducteur dans son déplacement sur le sol.
•  C 1 →  rester insensible aux perturbations de la route ou du sol.
•  C 2 →  proposer un poste de pilotage ergonomique au conducteur.
•  C 3 →  être esthétique.
•  C 4 →  contribuer au respect de l'Environnement.
•  C 5 →  contenir un volume de rangement de bagages.
•  C 6 →  se signaler (avertir).
•  C 7 →  assurer une position assise comfortable aux passagers.
•  C 8 →  résister aux conditions climatiques.
•  C 9 →  utiliser les énergies disponibles.
•  C 10 →  respecter la législation.

Exemple : pour un lampadaire

Les principales contraintes à prendre en compte dans la conception d'un lampadaire sont :

• sa hauteur qui influence le périmètre éclairé au sol.


• son style qui doit s'harmoniser avec l'architecture de l'endroit.


• sa résistance aux conditions climatiques qui rend fiable son fonctionnement.


• son alimentation en énergie électrique qui doit être suffisante pour une utilisation journalière normale.


• sa puissance d'éclairage qui doit suffire pour éclairer sans éblouir l'utilisateur.

Que se passe-t-il si on oublie une contrainte dans l'analyse fonctionnelle ?

Les contraintes existent dans le but d'optimiser le fonctionnement sur le long terme d'un objet technique. Si elles ne sont pas clairement établies, l'objet peut remplir sa fonction d'usage, mais risque de ne pas répondre totalement aux besoins exprimés par les utilisateurs, voire de tomber en panne.

Exemple : pour un sèche-cheveux

Les concepteurs de sèche-cheveux prennent rarement en compte la contrainte "ranger facilement le fil d'alimentation électrique après usage".
Il en résulte une insatisfaction chronique des utilisateurs, à tel point que le mot "sèche-cheveux" dans un moteur de recherche de l'internet renvoie la plupart du temps des images commerciales du produit dépourvu du désagréable cordon d'alimentation. Beaucoup de sèche-cheveux font ainsi partie de ces objets techniques mal conçus par déficit d'analyse fonctionnelle.

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le cahier des charges fonctionnel   – CdCF –

  Dans le Cahier des Charges Fonctionnel, les fonctions principales et les contraintes sont représentées dans un tableau comme ci-dessous:

repère	désignation	critère	niveau	flexibilité
…	…	…	…	…
…	…	…	…	…
…	…	…	…	…

Construction

  Les colonnes repère et désignation correspondent aux fonctions de service principales et complémentaires définies par le diagramme des interactions.

  La colonne critère correspond à une caractéristique observable ou mesurable qui permet de porter un jugement sur une fonction (dimension, luminosité, vitesse, poids…).

  La colonne niveau désigne la valeur d'un critère d'appréciation (tension pour une alimentation électrique, hauteur de chute pour une résistance aux chocs, catégorie d'étanchéité pour une résistance aux conditions climatiques…).

  Pour déterminer comment une fonction doit respecter le niveau choisi pour le critère, on utilise les quatre classes de flexibilité suivantes :

• F0  : nulle, le niveau exigé est impératif (l'étanchéité pour un lavabo en quelque sorte),

• F1  : faible, le niveau indiqué est peu négociable,

• F2  : flexibilité moyenne, le niveau est négociable,

• F3  : forte flexibilité, le niveau est largement négociable.

Exemple : un bracelet connecté pour sportif

repère	désignation	critère	niveau	flexibilité
F P	mesurer et enregistrer l’activité du coureur à pied	rythme cardiaque vitesse de course comptage des pas position géographique	± 2 battements/min ± 2 km/h ± 1 pas/min ± 3m	1 1 1 1
C 1	permettre une autonomie suffisante	autonomie en mode "course" autonomie en mode "montre"	> 4 heures > 5 jours	1 2
C 2	communiquer avec un smartphone	type de connexion distance bracelet–smartphone débit de la communication	sans fil jusqu’à 3m > 512 kb/s	0 1 1
C 3	être esthétique	plaire au plus grand nombre	design moderne adapté à la pratique sportive	0

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l'environnement d'un produit

  L'environnement du produit peut être sectorisé en cinq catégories :

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Étude de cas : le stylo à bille

Étude de cas : le réfrigérateur pour colocataires

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mots clés

besoin

  Le besoin caractérise un manque ou une nécessité de l'Homme. Il est à la base de la conception d'un objet technique.

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cahier des charges fonctionnel – CdCF –

  Rédigé par un maître d'ouvrage ou un concepteur, le CdCF est un document formalisant le (ou les) besoin(s) exprimé(s) par le client demandeur, en détaillant les fonctionnalités attendues du produit ainsi que les contraintes auxquelles il sera soumis.

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diagramme « pieuvre »

  Dans le cahier des charges fonctionnel, ce diagramme est utilisé pour montrer les interactions entre le produit et l'environnement extérieur. Il est constitué de fonctions de service qui peuvent se décliner en deux types : les fonctions principales, et les fonctions complémentaires appelées aussi contraintes.

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fonctions principales

  Ce sont les fonctions qui justifient la conception puis la fabrication du système. Ces fonctions répondent à la question : « quels services sont rendus par le produit ? ». Une fonction principale (FP) est une relation entre deux éléments du milieu extérieur (EME) par l'intermédiaire du produit. Un de ces deux EME est souvent l'utilisateur du produit lui-même.

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[fonctions] contraintes, fonctions complémentaires

  Ce sont les fonctions qui limitent les choix du concepteur de l'objet technique. La conception d'un objet technique ne peut pas se faire de n'importe quelle manière. Elle est soumise à la législation et doit répondre à des obligations précises. Les fonctions complémentaires (FC) ou contraintes (C) représentent la relation du produit avec un élément du milieu extérieur qui le contraint, ou l'oblige, à s'adapter. Certaines contraintes sont dites « normalisées » lorsque le critère qui les apprécie est très précis.

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produit

  Le terme 'produit' désigne un objet qui est modifié par l'Homme pour répondre à un besoin. On utilise aussi le terme d'objet technique « OT », voire même pour être plus général, objet ou système technique « OST ».

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environnement du produit

  Un produit est toujours utilisé dans un espace et un contexte particuliers (une route ou un chemin pour un moyen de transport, un type de terrain pour une chaussure de sport, la cuisine pour un ustensile culinaire…). Tous les éléments qui ont une influence sur l'objet constitue son environnement. Ils peuvent être matériels (table, sac, humidité, tension électrique…) ou immatériels (goût de l'utilisateur, la mode, l'âge de l'utilisateur…).

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