Le schéma fonctionnel

• Comprendre l'utilité et les principes d'un schéma fonctionnel
• Identifier et dessiner les symboles normalisés des fonctions techniques de base
• Lire et interpréter un schéma fonctionnel simple pour décrire un fonctionnement

À quoi sert un schéma fonctionnel ?

Un schéma fonctionnel est une représentation simplifiée qui explique COMMENT fonctionne un objet technique, sans se préoccuper de son apparence physique (forme, taille, couleur). C'est comme une carte routière pour l'énergie et l'information à l'intérieur d'un objet. On l'utilise principalement pour trois raisons. Premièrement, pour ANALYSER un objet existant : comprendre les étapes de son fonctionnement, identifier ses sous-ensembles. Deuxièmement, pour CONCEVOIR un nouvel objet : organiser ses idées, prévoir les liaisons entre les éléments. Troisièmement, pour COMMUNIQUER : expliquer un fonctionnement à quelqu'un d'autre (un client, un collègue) de manière claire et universelle, car les symboles sont normalisés. Par exemple, pour comprendre comment une lampe de poche s'allume, on ne dessine pas la forme du boîtier, mais on montre que l'action de l'utilisateur (appuyer sur l'interrupteur) permet à l'énergie des piles (stockée) d'arriver jusqu'à l'ampoule (qui transforme l'énergie électrique en lumière). C'est un outil essentiel pour tous les ingénieurs et techniciens.

Les briques de base : les fonctions et les flux

Pour construire un schéma fonctionnel, on utilise des 'briques' appelées fonctions techniques, reliées entre elles par des flèches qui représentent des flux. Une fonction technique est un rôle que doit assurer une partie de l'objet pour qu'il fonctionne. Elle se représente par un rectangle avec son nom à l'intérieur. Les flux, représentés par des flèches, montrent ce qui circule entre ces fonctions. Il existe trois types de flux principaux. Le flux d'ÉNERGIE : c'est la puissance nécessaire au fonctionnement (ex: électricité, force musculaire, énergie chimique d'une pile). Le flux d'INFORMATION : ce sont les données, les commandes, les signaux (ex: la pression sur un bouton, la température mesurée, un signal radio). Le flux de MATIÈRE : c'est ce qui est transformé, déplacé ou utilisé (ex: l'eau dans un lave-linge, le pain dans un grille-pain, l'air dans un sèche-cheveux). Par exemple, dans un portail automatique, la fonction 'Détecter' reçoit un flux d'information (la présence d'une voiture via un capteur), qui commande la fonction 'Actionner le moteur' (flux d'énergie électrique) pour déplacer la fonction 'Ouvrir/fermer le portail' (flux de matière : les vantaux).

Applications pratiques

Prenons l'exemple concret d'une cafetière électrique. Son besoin est de 'Chauffer de l'eau pour faire du café'. En analysant son fonctionnement, on identifie les fonctions principales. L'utilisateur appuie sur un bouton (flux d'information : commande 'marche'). Cette commande permet à l'énergie électrique du secteur (flux d'énergie) d'arriver à une résistance. La fonction 'Chauffer' transforme cette énergie électrique en chaleur. Cette chaleur (flux d'énergie) est transmise à l'eau dans la carafe (flux de matière). Une autre fonction, 'Maintenir au chaud', prend le relais une fois l'eau chaude, commandée par un thermostat (flux d'information : mesure de la température). Nous allons maintenant tracer ce schéma ensemble au tableau. Autre exercice : à partir d'un schéma fonctionnel simple d'un vélo (pédalier -> chaîne -> roue arrière avec les flux d'énergie), vous devrez décrire oralement son principe de fonctionnement. En binôme, vous dessinerez également le schéma fonctionnel d'un objet simple de votre choix, comme un taille-crayon manuel ou une poignée de porte.