GEL−1001 Design I (méthodologie)wcours.gel.ulaval.ca/2015/h/GEL1001/default/5chronologie/concepts... · Exemple 1 : pompe d’irrigation à motricité humaine ... piston •Corde

Département de génie électrique

et de génie informatique

GEL−1001 Design I

(méthodologie)

Conceptualisation et

analyse de faisabilité

Hiver 2015

Rappel

Hiver 2015 GEL−1001 Design I (méthodologie) 2

Rappel


Méthodologie

préconisée

Chapitre du rapport Version

1) Introduction

2) Description

0

Définition du problème 3) Besoins et objectifs

4) Cahier des charges

1

Études initiales 5) Conceptualisation et analyse de

faisabilité

2

Études détaillées 6) Étude préliminaire

Finale

7) Concept retenu Finale


Plan

Analyse fonctionnelle

Recherche d’idées

Brainwriting

Brainstorming

Élaboration de concepts

Analyse de faisabilité

Rapport de projet - version 2



Identifier l’ensemble des fonctions du système

qui sont requises pour

Satisfaire tous les critères du cahier des charges

Et donc les objectifs et les besoins

Pour chacune des fonctions

Nom simple

Intrants et extrants


Diagramme fonctionnel

Le diagramme fonctionnel Fournit graphiquement les fonctions, intrants et

extrants

Regroupe les fonctions en explicitant les liens

Permet une vue d’ensemble

Un diagramme fonctionnel pourrait ensuite être développé et détaillé pour chaque fonction, sous-fonction, etc.

Diagramme fonctionnel


Intrant 1 Fonction 1 Extrant 1

Intrant 2

Intrant 3

Fonction 3

Extrant 2

Fonction 2

Fonction 4

Intrants Fonctions Extrants

Exemple 1 : pompe d’irrigation à

motricité humaine

L’objectif est de pomper l’eau accumulée dans des

bassins de rétention pendant la saison des pluies afin

d’irriguer les cultures locales

Ce type d’équipement existe déjà et est couramment

utilisé en Zambie

Les versions actuelles, souvent actionnées par des

enfants, nécessitent un temps d’irrigation relativement

élevé

Les enfants qui doivent irriguer les champs n’ont

souvent pas accès à l’éducation par manque de temps


Exemple 1 : pompe d’irrigation à

motricité humaine


Adapter à

différents reliefs

Eau boueuse Force motrice

humaine

Filtrer

Dégager

Transformer

Aspirer

Fournir un débit

continu

Eau pour

irrigation

Démonter les

pièces

Transporter

Déplacement de

la pompe

Intrants

Extrants


Exemple 2 : système numérique pour

lire/transmettre la fréquence cardiaque

Fréquence

cardiaque



S’assurer que le problème est bien défini

Se placer dans un état d’esprit ouvert

Élaborer des idées diverses

D’abord seul (brainwriting)

Puis en équipe (brainstorming)


Brainwriting

Le brainwriting a pour point de départ le

diagramme fonctionnel

Problème global séparé en sous-problèmes

Chaque individu

Fait l’inventaire des idées de solution pour chaque

sous-problèmes

Génère des idées à un rythme accéléré

Consigne les idées ayant trait à chaque sous-

problème

Règles de brainwriting

S’isoler du monde extérieur

Générer un maximum d’idées

Éviter de porter un jugement négatif sur

ses propres idées

Continuer à générer des idées le plus

rapidement possible jusqu’à épuisement



« Le processus dans son entier peut durer plusieurs heures et est

généralement accompagné d’une forte migraine qui traduit une fatigue

extrême. »

Dupuis, D. (2006) « Ingénierie, design et communication », Notes

de cours, Faculté des sciences et génie, Université Laval , p. 46.


Brainstorming

Suite logique du brainwriting (complément oral)

Un animateur dresse l’inventaire des sous-problèmes

Il donne la parole à tour de rôle

Les idées sont lancées rapidement et sans

commentaire jusqu’à épuisement des idées (ou des

participants)

Un secrétaire note toute nouvelle idée mais n’interdit

pas de répéter ce qui a déjà été formulé

Règles de brainstorming

Être discipliné et attentif aux consignes de

l’animateur

Générer un maximum d’idées

Éviter de porter un jugement négatif sur les

idées de ses partenaires

Continuer à générer des idées le plus

rapidement possible jusqu’à épuisement

Éviter les séances de travail trop longues



Élaboration de concepts

Sous-problèmes Correspondent aux éléments du diagramme fonctionnel

Concept Amalgame d’idées qui collectivement semblent apporter une

solution à un sous-problème

Combinaison de matériel et de logiciel pouvant être décrite par un schéma ou organigramme

Construction à partir De connaissances, d’expérience, de logique, d’intelligence,

d’imagination, de créativité, de gros bon sens, etc.

Élaborer des concepts variés pour chaque sous-problème afin de maximiser la diversité


Adapter à

différents reliefs

Eau boueuseForce motrice

humaine

Filtrer

Dégager

Transformer

Aspirer

Fournir un débit

continu

Eau pour

irrigation

Démonter les

pièces

Transporter

Déplacement de

la pompe

Intrants

Extrants

Concepts – Transformer en énergie mécanique

• Engrenages et roues

décentrées

actionnant deux

pistons

• Leviers

actionnant le

piston

• Corde et poulie

pour réinitialiser

le mouvement

• Balancier relié

aux pistons

• Rameurs relié

aux pistons

Description technique

Présentation générale

Schéma de la solution

Description des différentes composantes

Description du fonctionnement



Exemple : schéma

Module récepteur

Module émetteur

PIC16f88

Électrode LA

Électrode RA

Électrode RL

Amplificateur

d’instrumentation

AD-620

Amplificateur non-

inverseur

TL082

Filtre passe-

bas fc=50Hz

Émetteur

Linx TXM-900-HP3

900 MHz

Récepteur

Linx RXM-900-HP3

900 MHz

Module USB

DLP-USB232M

Affichage de la dérivation DII

Affichage de la fréquence cardiaque

Convertisseur A/N 10 bits

200Hz

Port série



Objectif Éliminer les concepts qui ne rencontrent pas les

exigences minimales du cahier des charges

Étude rapide, sans examens poussés Conservation ou rejet des concepts en fonction du

respect ou non des contraintes (et peut-être des notes estimées pour les critères de poids élevé)

Étape capitale car il est inutile d’analyser et d’évaluer des concepts qui ne vont pas satisfaire toutes les exigences de la définition du problème


Les aspects

L’analyse de faisabilité est divisée selon

les quatre aspects suivants:

Physiques

Économiques

Temporels

Socio-environnementaux


Aspects physiques

Viabilité technique et scientifique

Lois de la nature

Contraintes physiques

Contraintes de fabrication

Contraintes d’entretien

Dimensions

Fiabilité, accessibilité

Disponibilité de la technologie, etc.


Aspects économiques

Contraintes budgétaires

Coûts de développement

Coûts de fabrication

Coûts de mise en service

Coûts d’opération

Capital de financement requis

Embauche et formation de personnel, etc.


Aspects temporels

Contraintes temporelles

Moment opportun d’entrée sur le marché

Délais de design

Délais de livraison

Délais de fabrication

Recrutement du personnel

Date limite, etc.


Aspects socio-environnementaux

Sécurité du public et des utilisateurs

Respect des lois et règlements

Contraintes environnementales

Pollution

Esthétisme

Ergonomie

Etc.


Analyse du cahier des charges

Répartir les contraintes et les critères en

fonction des quatre aspects

Identifier les contraintes et les critères

pertinents à chaque sous-problème

Établir les seuils critiques à respecter

Tableau synthèse



Analyse du tableau

Un « oui » indique que toutes les contraintes et tous les critères de l’aspect sont satisfaits

Un « oui mais » indique qu’il faut apporter certaines modifications pour que le concept devienne acceptable

Une seule mention « non » entraîne le rejet du concept de solution


Analyse du tableau

Seules 3 décisions sont possibles Retenu

Toutes les exigences sont respectées

Retenu mais Le concept est retenu sous conditions

Possible d’améliorer le concept pour qu’il respecte la totalité des exigences

Fournir les détails des modifications

Rejeté Impossible de modifier le concept de manière à respecter

les exigences


Conseils

Aspects physiques

S’il y a lieu, faites des calculs simples

Si le concept est rejeté, inutile de faire d’autres calculs

Aspects économiques Estimez le coût des composantes les plus onéreuses

Aspects temporels Recherche d’un élément qui peut retarder le projet de sorte

qu’il ne pourra être complété à temps

Aspects socio-environnementaux La solution contrevient-elle à une norme, une loi, etc. ?

Analyse de faisabilité (résumé)

S’assurer que l’information du cahier des charges est

mise à jour

Classifier les contraintes et les critères en fonction des

quatre aspects

Analyser chaque concept (retenu, retenu mais ou

rejeté)

Rassembler l’information dans un tableau synthèse

Justifier les décisions prises au terme de l’analyse de

faisabilité



Rapport de projet – version 2


Concepts

3 ou 4 concepts par sous-problème

Documentation préliminaire des concepts


Effectuée par sous-problème

Justifications des décisions

Un tableau synthèse par sous-problème


Conclusion



Élaboration de concepts de solutions


Documents

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