Analyse fonctionnelle (SADT, FAST, pieuvre) — Cours SI Bac STE

Dans le programme du Bac STE

Coefficient 8 en Bac STE, la matière la plus lourde de la filière. Le cadre de référence 2025 en fait un outil transversal : chaque étude de système de l'épreuve — chaîne d'information comme chaîne d'énergie — commence par l'analyse du besoin et des fonctions.

À l'épreuve

Compléter une bête à cornes, un diagramme pieuvre (fonctions principales et contraintes), un actigramme SADT A-0 (données d'entrée, de contrôle, sorties, support) ou un diagramme FAST qui relie les fonctions techniques aux solutions du système étudié.

Objectifs d'apprentissage

Construire un diagramme « bête à cornes » pour formaliser le besoin auquel répond un système technique
Identifier le milieu extérieur d'un produit et construire un diagramme pieuvre (diagramme des interacteurs)
Distinguer une fonction principale (FP, entre deux éléments du milieu extérieur) d'une fonction contrainte (FC, avec un seul élément)
Décrire le principe de l'actigramme SADT de niveau A-0 : matière d'œuvre entrante/sortante, données de contrôle (W, E, C, R)
Construire un diagramme FAST simple reliant une fonction de service à ses solutions techniques via le « comment ? » et le « pourquoi ? »
Justifier l'intérêt de l'analyse fonctionnelle en amont de la conception d'un produit

Notions clés

La bête à cornes : exprimer le besoin

Premier outil de l'analyse fonctionnelle, la bête à cornes répond à trois questions : à qui le produit rend-il service (l'utilisateur ou l'élément bénéficiaire) ? sur quoi agit-il (la matière d'œuvre) ? et dans quel but (la fonction d'usage) ? Elle exprime le besoin sans préjuger d'aucune solution technique.

Le diagramme pieuvre : fonctions principales et contraintes

Le diagramme pieuvre (ou diagramme des interacteurs) place le produit au centre, entouré des éléments de son milieu extérieur (utilisateur, énergie, environnement, normes...). Une fonction principale (FP) relie deux éléments du milieu extérieur en passant par le produit — c'est sa raison d'être. Une fonction contrainte (FC) relie un seul élément du milieu extérieur au produit — c'est une adaptation ou une limite que le produit doit respecter.

L'actigramme SADT (niveau A-0)

L'actigramme A-0 représente le système sous forme d'une boîte unique portant le verbe d'action de sa fonction globale. La matière d'œuvre (entrante et sortante) traverse la boîte horizontalement, transformée par le système. Quatre types de flèches arrivent par le haut : W (énergie), E (exploitant/matériel humain ou machine), C (données de contrôle/consignes), R (réglages) — regroupées sous l'acronyme WECR.

Le diagramme FAST : du besoin à la solution

Le diagramme FAST prolonge l'analyse en décomposant, de la gauche vers la droite, une fonction de service (identifiée sur le diagramme pieuvre) en fonctions techniques successives, jusqu'aux solutions constructives réelles qui les assurent. Lu de gauche à droite, il répond à « comment ? » ; lu de droite à gauche, il répond à « pourquoi ? ».

Chaîne d'information et chaîne d'énergie

Tout système automatisé s'analyse en deux chaînes fonctionnelles. La chaîne d'information acquiert les informations (capteurs, boutons), les traite (automate, microcontrôleur) et les communique (ordres vers la partie opérative, messages vers l'opérateur). La chaîne d'énergie alimente le système (réseau, batterie, compresseur), distribue l'énergie sur ordre de la chaîne d'information (contacteur, distributeur, variateur), la convertit (moteur, vérin), puis la transmet jusqu'à l'effecteur (réducteur, accouplement) qui agit sur la matière d'œuvre. La chaîne cinématique est la suite des liaisons et des organes de transmission qui conduisent le mouvement du moteur à l'effecteur.

Erreurs fréquentes

Confondre fonction principale et fonction contrainte : une FP relie toujours deux éléments du milieu extérieur en passant par le produit, une FC n'en relie qu'un seul au produit.

Décrire une solution technique (« le moteur fait tourner la roue ») à la place d'une fonction de service (« permettre le déplacement de l'utilisateur ») dans le diagramme pieuvre : l'analyse fonctionnelle décrit le besoin, pas encore la solution.

Oublier une donnée de contrôle de l'actigramme SADT A-0 : les flèches d'énergie (W), de données/consignes (C), de réglage (R) et l'exploitant/matériel (E) viennent toutes s'ajouter au-dessus de la boîte, en plus de la matière d'œuvre entrante/sortante en entrée/sortie horizontale.

Lire le diagramme FAST dans le mauvais sens : de gauche à droite il répond à « comment ? » (comment réaliser la fonction, plus en détail), de droite à gauche à « pourquoi ? » (dans quel but cette solution existe-t-elle).

Croire que la bête à cornes décrit déjà une solution technique : elle exprime uniquement le besoin (à qui, sur quoi, dans quel but), avant toute idée de solution.

Exemple corrigé

Énoncé

Le milieu extérieur d'un lave-linge comprend : l'utilisateur, le linge sale, l'énergie électrique, l'eau du réseau, les normes de sécurité électrique, et l'encombrement de la cuisine/buanderie. Proposer une fonction principale et deux fonctions contraintes.

Correction

FP1 :

permettre à l'utilisateur de nettoyer le linge sale (relie utilisateur et linge sale en passant par le produit — c'est la fonction principale, la raison d'être du lave-linge).

FC1 :

s'alimenter en énergie électrique du réseau domestique (relie le produit à l'énergie électrique seule).

FC2 :

respecter les normes de sécurité électrique en vigueur (relie le produit aux normes seules).

On pourrait ajouter une FC3 liée à l'encombrement (s'adapter à l'espace disponible) ou à l'alimentation en eau — la logique reste la même : une seule liaison au milieu extérieur pour chaque contrainte.

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3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Pour un vélo électrique, formuler les trois éléments d'une bête à cornes (à qui rend-il service, sur quoi agit-il, dans quel but).

Voir la correction

À qui rend-il service : au cycliste. Sur quoi agit-il : sur le déplacement du cycliste (et de son environnement immédiat). Dans quel but : permettre à un cycliste de se déplacer en fournissant une assistance électrique au pédalage.

Exercice 2

Moyen

Un ouvre-portail automatique doit : (1) permettre l'ouverture/fermeture du portail à distance, (2) résister aux intempéries, (3) respecter les normes de sécurité électrique. Classer chacune de ces trois fonctions en FP ou FC et justifier brièvement.

Voir la correction

(1) est une FP : elle relie l'utilisateur (avec sa télécommande) au portail en passant par le produit — c'est la raison d'être du système. (2) et (3) sont des FC : elles relient le produit à un seul élément du milieu extérieur (les conditions climatiques, les normes en vigueur) sans être la finalité de l'ouvre-portail — ce sont des contraintes que la solution technique doit respecter.

Exercice 3

Difficile

Pour l'actigramme SADT de niveau A-0 d'une perceuse électrique dont la fonction globale est « Percer un matériau », identifier : la matière d'œuvre entrante, la matière d'œuvre sortante, et au moins une donnée de contrôle (W, C ou R).

Voir la correction

Matière d'œuvre entrante : le matériau à percer (état initial, non percé) et l'énergie électrique. Matière d'œuvre sortante : le matériau percé (valeur ajoutée : présence d'un trou). Donnée de contrôle : W (énergie électrique fournie à la perceuse), R (réglage de la vitesse de rotation ou du diamètre du foret choisi par l'utilisateur), ou C (consigne de mise en marche via la gâchette).

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Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une fonction principale (FP) et une fonction contrainte (FC) ?

Une fonction principale (FP) relie deux éléments du milieu extérieur en passant par le produit — c'est la raison d'être du produit, ce pour quoi il a été conçu. Une fonction contrainte (FC) relie un seul élément du milieu extérieur au produit : elle exprime une adaptation du produit à cet élément (norme à respecter, énergie à utiliser, encombrement à ne pas dépasser), sans être la finalité du produit.

Que représentent les trois questions de la bête à cornes ?

La bête à cornes formalise le besoin en répondant à trois questions : à qui le produit rend-il service ? (l'utilisateur), sur quoi agit-il ? (la matière d'œuvre ou l'élément concerné), et dans quel but ? (la fonction d'usage). Elle sert de point de départ à l'analyse fonctionnelle, avant même de décrire les solutions techniques.

À quoi sert le diagramme FAST par rapport à un simple diagramme pieuvre ?

Le diagramme pieuvre identifie et représente les fonctions de service (principales et contraintes) d'un produit face à son milieu extérieur, sans dire comment elles sont réalisées. Le diagramme FAST part de ces fonctions de service et les décompose, de gauche à droite, en fonctions techniques de plus en plus précises jusqu'aux solutions constructives concrètes (composants réels) qui les assurent — il répond à la question « comment ? ».