Méthode de conception d'un système technique

[Tibow-57]

Bonsoir à tout le monde !

Je rentre en DUT GMP l'année prochaine (normalement) et je me pose des questions quand à la conception d'un système quelconque :


Quelle est la méthode à suivre pour la conception d'un système ? Par où commencer ?


Pour m'entraîner et illustrer mes questions, je vais me lancer dans la réalisation (théorique) d'un projet : la conception d'un kart cross.
Une photo d'un kart cross vous est donnée en pièce jointe pour vous donner une idée du genre de résultat attendu.


Comme je l'ai dis, je compte réaliser ce projet de manière théorique seulement : plan, maquette 3d, nomenclature et dimensionnement du matériel nécessaire, etc (la réalisation pratique se fera peut-être dans quelques années). J'espère que vous pourrez me conseiller sur les étapes à suivre pour la réalisation de ce projet.



Par où commencer ?

Je pense que la première étape est la rédaction d'un cahier des charges ?!
Si oui, quelles sont les informations qui doivent y figurer ?


Merci d'avance à ceux qui pourront m'aider.
Bonne soirée à tous,
Thibaut.

[djodjo44]

Bonsoir,

Naturellement il y a le cahier des charges mais fréquemment celui-ci ne vois que le "résultat", le "besoin".

Il y a aussi la partie réglementations, normes, .....etc.

Dans le cas de du kart, il y a certainement une réglementation pour faire de la course, si tu veux rouler tout seul dans un champ, tu peux faire ce que tu veux, mais à condition de rester en terrain privé, et que toi seul pilote l'engin. Si tu le prêtes et qu'il y a un mort, même en terrain privé, tu risques les ennuis.

Par exemple, pour les soudures, il y a des normes de qualité en fonction des usages. Ta soudure représentée sur le dessin ne doit pas être un collage.

Dans toutes conceptions il y a lieu de regarder "ce qui existe déjà". A partir de là, tu réalises ton projet, éventuellement, en mélangeant les techniques, métal, bois, bateaux, aviation, .........

Surtout, tu vois beaucoup de catalogues, c'est sources d'inspirations.

Les catalogues évitent aussi de réinventer " le fil à couper le beurre".

[Tibow-57]

Merci pour ta réponse !

Quand tu parles de catalogue, tu parle de catalogue de pièce mécanique (engrenages, bielles, ressorts, etc...) ?
Si oui connais-tu des sites ou trouver de tels catalogues ?
J'ai cherché et je n'est trouvé que les catalogues de HPC.


Encore une petite question concernant les étapes de la conception :

Doit-on d'abord choisir et connaître les caractéristiques des pièces comme le moteur, roues, amortisseurs, etc... et construire le chassis en conséquence ou bien d'abord construire le chassis et choisir le matos en fonction ?


Merci d'avance.

[Gawel_UTBM]

Bonjour,

Toute activité de conception (quel que soit l'objet conçu) se divise en 4 phases distinctes :

1- La mise en évidence et la caractérisation d'un problème
2- La proposition de solutions répondant au problème
3- La sélection et le développement de la meilleure solution
4- La validation de la solution sélectionnée

[Suh, 1990]

Chacune de ces phases se divise à son tour en différentes sous-phases :
1a- Etude du Besoin Exprimé
1b- Analyse des Besoins (Besoin Exprimé, Besoin Réel, Besoins détournés)
1c- Etude de l'existant (étude des produits répondant à des besoins identiques, similaires ou proches)
1d- Définition de recommandations et spécifications
1e- Rédaction du cahier des charges conceptuel

2a- Recherche de préconcept (Génération spontanée, Approche morphologique, Approche analogique)
2b- Définition du contexte technique de conception
2c- Rédaction du cahier des charges fonctionnel et technique
2d- Sélection de plusieurs concepts et prédéveloppement technique, étude de faisabilité
2e- Pré-modélisation
2f- Présentation et confrontation des concepts

3a- Sélection d'un concept à développer
3b- Modélisation paramétrée, pré-dimensionnement
3c- Validation cinématique, fonctionnelle et choix des matériaux
3d- Calcul de structure, pré-optimisation et dimensionnement définitif
3e- Analyse de la valeur et optimisation

4a- Validation mécanique
4b- Validation de l'ergonomie, du design, des coûts, etc.
4c- Mise en plan et consultation fournisseur


Voilà à peu près ce qu'on peut en dire d'un point de vue méthodologie de conception. A partir de là, chaque étape dispose d'outils et de méthodes propres


Une source intéressante :
Suh, N-P. [1990]. The Principles of Design, Oxford University Press, Inc. 401p. ISBN: 0-19-504345-6.

Bon courage pour la suite
Gaël

[seizetheday]

ça me fait toujours marrer ces recettes de cuisines théorique faites par des universitaires pour mener un projet même si dans l'ensemble le déroulement est cohérent
dans l'industrie tout change tous les jours faut s'adapter
L'élément important sont les spécifications qui evolueront tout le long du projet
Il est important d'essayer de ratisser le plus large possible pour ne rien oublier
Dans ton cas ,ça sera la reglementation la taille du pilote la puissance du moteur le diametre mini des tubes .....
ensuite il faut mettre en place une architecture globale et mettre en concurrence plusieurs solutions; de toutes 9 solutions sur 10 partiront a la poubelle.
Generalement on essaye de mettre toutes les contraintes et au bout d'un moment on commence a faire des arbitrages et la solution retenue sera celle du meilleur compromis
l'ideal est de bosser a plusieurs ça booste la créativité
et ensuite on commence la conception propement dit avec CAO et tout le tintouin

ensuite on verifie le dimensionnement par calcul et généralement on repart pour un tour
et ne jamais oublier que les plans ce n'est que 50% du travail
lors de la mise au point tu verra apparaitre des problemes dont tu ne soupçonne même pas l'existance
pour les pieces va sur le site emile maurin et telecharge le catalogue de pièces 3D

[Gawel_UTBM]

ça me fait toujours marrer ces recettes de cuisines théorique faites par des universitaires pour mener un projet même si dans l'ensemble le déroulement est cohérent
dans l'industrie tout change tous les jours faut s'adapter

Effectivement, et c'est pour cela qu'on appelle ça une Méthodologie. C'est un modèle théorique sur lequel on peut se baser pour s'organiser et organiser son projet de conception.

Certaines étapes peuvent être zappées, d'autres peuvent être déclinées, ça reste très flexible.

Mais il est clairement établi que ces phases sont systématiques dans un projet de conception de produits, et il est courant que chaque étape soit traitée, de manière plus ou moins approfondie

Par contre, comme ça a été dit, ce qui est primordial, c'est de bien définir tes besoins, de réellement faire le tour de ce que tu souhaites (besoin exprimé), et de ce qu'il faut (besoin réel), ce qui est indispensable (contraintes techniques, normes, budget, etc.)

Il est tout autant important de définir chacun de ces besoins sous forme de spécifications faciles à vérifier (des trucs chiffrés par exemple : "l'assise doit être à une hauteur confortable" doit être transformé en "la hauteur d'assise doit se situer entre 361mm et 396mm")

[Zozo_MP]

Bonjour Seizetheday

Bien heureux de te voir parmi nous (tu devrais venir plus souvent )

Je comprend ce que tu dis vu ton expérience et la mienne.
Cependant la demande initiale était bien la suivante.

Je rentre en DUT GMP l'année prochaine (normalement) et je me pose des questions quand à la conception d'un système quelconque :

et complété par

Je pense que la première étape est la rédaction d'un cahier des charges ?!
Si oui, quelles sont les informations qui doivent y figurer ?

Donc Tibow anticipe un peu ce qui n'est pas facile, puisqu'il est en avance de phase par rapport à justement ce qu'il doit apprendre en DUT.

Dans ce contexte universitaire ce que propose Gawel est assez cohérent.

Par contre là où je te rejoint c'est que pour que l'exercice soit fructueux, il faudrait que Tibow élabore son CDC et nous en fasse part régulièrement nous pourrions ainsi le compléter en lui faisant bénéficier de nos expériences.

Malheureusement ce genre de fil ne dure jamais longtemps car nos jeunes étudiants changent de sujet. ""Ils zappent" comme on dit aujourd'hui.
Ils se coupent ainsi des éventuels apports des anciens ce qui est bien dommage.
Nous verrons bien

Cordialement

[Gawel_UTBM]

Par contre là où je te rejoint c'est que pour que l'exercice soit fructueux, il faudrait que Tibow élabore son CDC et nous en fasse part régulièrement nous pourrions ainsi le compléter en lui faisant bénéficier de nos expériences.

Effectivement, il pourrait être extrêmement intéressant d'avoir un suivi d'un tel projet, pour à la fois permettre un éventuel accompagnement et une aide en cas de besoin
mais aussi pour montrer comment s'organise un projet de conception et l'illustrer par un exemple plutôt très concret !

Tibow-57, si tu nous lis !!!

[Tibow-57]

Bonjour à tous !

Alors oui je vous lis et je vous remercie énormément pour vos réponses et conseils !

Donc Tibow anticipe un peu ce qui n'est pas facile, puisqu'il est en avance de phase par rapport à justement ce qu'il doit apprendre en DUT.

Oui effectivement j'anticipe un peu sur le programme de l'Université simplement parce que ça m'intéresse énormément et que de cette manière, en ayant déjà quelques connaissances suplémentaires à mon entrée en DUT, j'aurais peut-être un peu plus de facilité à comprendre les cours.

Malheureusement ce genre de fil ne dure jamais longtemps car nos jeunes étudiants changent de sujet. ""Ils zappent" comme on dit aujourd'hui.
Ils se coupent ainsi des éventuels apports des anciens ce qui est bien dommage.
Nous verrons bien

En ce qui me concerne, je n'ai pas l'intention d'abandonner ce projet car c'est une bonne occasion pour moi de mettre en pratique mes connaissances et surtout d'apprendre plein de nouvelles choses.


Pour le moment, je fais des recherches sur la méthode de Gaël pour bien comprendre les différentes étapes.
Je commencerai ensuite la rédaction d'un cahier des charges pour mettre en place le besoin et avoir une base pour commencer les recherches.


Je vous remercie encore de l'intéret que vous accordé à mon sujet !
Bonne journée,
Thibaut.

[Gawel_UTBM]

Je commencerai ensuite la rédaction d'un cahier des charges pour mettre en place le besoin et avoir une base pour commencer les recherches.

Juste pour chippoter
Le cahier des charges ne permet pas de mettre en place le besoin, c'est le contraire !
Le cahier des charges est une traduction technique du besoin
besoin : solidité => matériau : xx

Ton analyse du besoin doit arriver avant le cahier des charges. En gros, tu dois te définir et étudier un certain nombre de spécifications avant d'entamer la rédaction de ton cahier des charges

[Tibow-57]

Autant pour moi ! ^^


Donc si j'ai bien compris, dans un premier temps on définit les besoins (solidité, sécurité, maniabilité, etc...) ; une fois ceci fait on rédige le cahier des charges dans lequel figurera les "solutions" (technique, matériau, caractéristique, etc...) aux besoins posés ?

[Gawel_UTBM]

Donc si j'ai bien compris, dans un premier temps on définit les besoins (solidité, sécurité, maniabilité, etc...) ; une fois ceci fait on rédige le cahier des charges

Oui, c'est exactement ça

une fois ceci fait on rédige le cahier des charges dans lequel figurera les "solutions" (technique, matériau, caractéristique, etc...) aux besoins posés ?

Ca par contre non
Un cahier des charges est constitué de Fonctions (Principales/Secondaire/Contraintes ou Principales/Services/Techniques suivant le point de vue)

Il faut faire attention, pour permettre une créativité optimale, une fonction doit être totalement indépendante d'une solution.



Par exemple :

Besoin > Mon produit doit être rigide et léger

Fonctions avec "critères de valeur" >
- Le matériau choisi doit avoir un module de Young compris entre x et y MPa
- Le matériau choisi doit avoir une masse volumique inférieure à z kg/m³

Solutions >
- Le matériau choisi sera de l'aluminium
- Le matériau choisi sera du carbone
- etc...

[Tibow-57]

Bonjour,
J'ai commencé à rédiger les besoins concernant le système.
N'hésitez pas à me donnez des indications sur ce qui ne va pas ou ce qui manque.

Définition des besoins


Le Kart-Cross a pour but de procurer des sensations par le pilotage sur tout-terrain.

• Le véhicule doit être rigide et le moins lourd possible. Il doit avoir une bonne maniabilité : bonne adhérence au terrain, bonne stabilité (ne pas basculer dans les virages)…

• Les sensations procurées au pilote se feront en fonction du terrain et des performances attendues du système : le Kart-Cross doit pouvoir atteindre facilement les 60km/h, avec une vitesse maximale attendu de 80 à 90km/h.

• Le système ne sera pas homologué (routes ou concours) ce qui permettra une plus grande liberté de construction mais ne devra pas pour autant mettre le pilote ou un intervenant sur le système en danger. La sécurité est primordial !

• Le pilote sera de taille relativement grande (jusqu’à 1m90) et devra avoir suffisamment de place pour s’installer dans le véhicule.

• Le moteur proviendra d’une voiture ou d’une moto.

• Les feux (phares à l’avant, feux à l’arrière) ne sont pas obligatoires étant donné que les essais et l’utilisation du véhicule se fera exclusivement sur terrain privé et de jour.

[Zozo_MP]

Bonjour

Ce ce que vous donnez sont des généralités que je qualifie en général d'intention.
Devra être léger ne veut rien dire : un char léger est plus lourd qu'un ULM qui est plus lourd lui même que le Solar Impulse au regard de la performance. Nous sommes dans de la logique floue de programmation.

Raisonnez plutôt par grandes fonctions.

Par exemple
1°) Performance recherché vitesse sur le plat et vitesse en montée dans une pente max de 45° sur cent mètres.
1bis) Masse à déplacer du pilote + kart lui même (pour le poids du kart à vide) regardez ce qui se fait déjà pour avoir un ordre de grandeur.
2°) "l'énergie à fournir". Je ne parle pas d'essence mais du nbr de KW en fonction de la performance recherchée.
3°) fonctionnalité générale. puisque vous parlez de kart cela sous entend embrayage + freins mais pas de système de variation via une boite de vitesse mécanique ou à variateur.
Nombre de roues motrices, etc...

Pour le moteur ne faites de présupposé (voiture ou moto) car par exemple vous ne dites pas moteur de kart et comme c'est à la mode l'électrique etc...

Utilisez un document en pièce jointe cela vous éviteras un pénible mise à jour.

Essayez de trouver sur le net des descriptifs techniques de kart, cross-kart motos, ULM, etc... Regardez les têtes de chapitre et faites en une synthèse et votre plan des grandes fonctionnalités et sous-fonctions sera presque terminé.
En plus vous aurez déjà un ordre de grandeur des valeurs à utiliser.

Cordialement

PS: le but c'est de vous aider à réfléchir et pas de faire à votre place (vous dites ; ""qu'est-ce que j'ai oublié ?? "")

[Gawel_UTBM]

J'ajoute (et du coup, j'appuie le "Essayez de trouver sur le net des descriptifs techniques de kart, cross-kart motos, ULM,..." de Zozo_MP) qu'une étude des besoins est étroitement liée à une étude de l'existant.

En gros, deux questions :
Est-ce que ce que tu veux faire existe déjà ?
* Si oui, pourquoi n'utilises-tu pas quelque chose qui existe déjà ? (problème de coût, de fonctionnalité, etc...)
* Si non, que manque-t-il dans l'existant pour pouvoir avoir ton produit ?

Dans les deux cas, tu te retrouveras avec une évolution du besoin par rapport aux besoins qui ont donné les produits existants !


Et sinon, tu l'as déjà fait et c'est très bien : continue à essayer de quantifier le plus possible tes données de contrôle
- atteindre facilement les 60km/h
- vitesse maximale attendu de 80 à 90km/h
- pilote jusqu'à 1m90

Il faut que tu le fasses pour toutes tes valeurs cibles :
- Le véhicule doit être le moins lourd possible > poids maxi ?
- Il doit avoir une bonne stabilité (ne pas basculer dans les virages) > f(angle;vitesse) ?
- La sécurité est primordial > ?

Bon courage
Gaël