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J'ai tout compris !

Mis à jour le 21/11/2019

Découvrez notre cas d'étude : le détecteur de fumée connecté

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Le premier cas d’étude que nous vous proposons appartient au domaine de la maison intelligente. Le système considéré a pour fonctions d’effectuer la détection de fumée dans un logement et d’alerter.

Mise en situation

La loi n° 2010-238 du 9 mars 2010 rend obligatoire l'installation de détecteurs de fumée dans les lieux d'habitation.

Regardez la vidéo suivante : Joe découvre les limites d'un détecteur de fumée du marché - Auteur Jean-Marie DAUTELLE.

Joe apprend qu'il est obligatoire en France d’installer un détecteur de fumée dans les logements d’habitation. Il décide donc de suivre ces recommandations/de se mettre en conformité avec la législation et d'installer un détecteur de fumée à son domicile. Il va dans un magasin de bricolage pour acheter un détecteur qu'il placera lui-même.

Il demande au vendeur de lui vendre un détecteur basique parmi l’offre de détecteurs proposée. Joe l'achète, l'installe chez lui et pense qu'il se sentira plus en sécurité avec cet équipement.

Un matin, il déjeune mais oublie sa tartine dans son grille-pain et part à son travail, l’esprit tranquille. Pendant son absence, un incendie se déclenche car la tartine brûlée a mis le feu aux rideaux. Quand il revient, il a la mauvaise surprise de trouver sa maison détruite.

Dans cette mise en situation, le détecteur de fumée a bien fonctionné, mais personne n’a réagi car personne n’a été alerté et la maison de Joe a quand même brûlé...

Le détecteur de fumée est un système embarqué, au même titre qu’une caméra digitale, un navigateur GPS, un équipement médical ou un calculateur de commande de vol à l’intérieur d’un avion. Il présente en effet les caractéristiques essentielles à tout système embarqué :

  1. Il est dédié à une tâche particulière : sa fonction principale est de détecter et de prévenir en cas d’incendie.

  2. Il s’interface à l’environnement extérieur à travers des capteurs et des actionneurs (tel que le détecteur et l’alarme) avec lesquels il réagit en temps réel.

  3. Il doit satisfaire à une ou plusieurs contraintes non fonctionnelles fortes telles que la fiabilité, le temps de réponse ou la durée de vie. Dans le cas du détecteur de fumée, il est par exemple attendu qu’il soit fiable (pas de fausses alarmes) et durable (plusieurs années sans maintenance).

La question que nous allons considérer est de connecter le détecteur de fumée pour le rendre intelligent, capable d’alerter quelqu’un à distance en cas de détection de fumée.

Reprenons l’exemple de Joe, qui décide, après les premiers déboires qu’il a subis, de lui-même concevoir et fabriquer un détecteur de fumée connecté correspondant à son besoin spécifique, l’alerter à distance en cas de fumée.

Joe se pose beaucoup de questions avant de se lancer....

  • De quels composants ai-je besoin ?

  • Où me les procurer, ou puis-je en fabriquer certains moi-même ?

  • Combien cela va me coûter ?

  • Ai-je besoin d’outillage spécifique ?

  • Comment m’organiser dans mon travail pour concevoir et assembler mon système ?

  • Comment m’assurer que le détecteur fonctionnera quand il le faut (détection et alerte en cas de fumée) et qu’il ne se déclenchera pas intempestivement sans raison ?

  • Comment être sûr que j’ai pensé à tout dans mon projet ?

  • Est-ce que mon assurance va m’assurer en cas de pépin si c’est moi qui ai fabriqué mon détecteur ?...

Nous allons suivre Joe dans sa démarche en suivant le schéma reproduit un peu plus bas.

Vous apprendrez tout d’abord comment vous représenter le détecteur dans son environnement pour mieux l’appréhender dans sa globalité. Puis, vous vous interrogerez sur la meilleure approche pour définir et développer le système.

Nous aborderons ensuite des questions spécifiques, relatives à son ergonomie, son alimentation en énergie et les solutions possibles pour le rendre communiquant. Les fonctions retenues de notre système seront débattues. Les composants mettant en œuvre ces fonctions seront présentés.

Nous étudierons alors les principes d’intégration et de fabrication du prototype, et nous terminerons l’étude de ce premier cas par l’analyse des activités de vérification et de validation à réaliser sur le détecteur.

Schématisons une analyse de système :

Approche globale

                                   Penser système

Analyse préliminaire

                       Analyse fonctionnelle et organique

Analyse par domaine
Examen des choix possibles      

    Energie              Communication              Ergonomie

Synthèse

      Découpage fonctionnel et organique, Intégration

 

                        Vérification et validation

Caractérisation du cas d’étude

Le cas d'étude sera caractérisé selon 3 dimensions :

  • la maturité des processus ; 

  • le niveau d’industrialisation ;

  • la sûreté de fonctionnement.

La maturité des processus

Les processus ne sont pas formalisés. L’enjeu ici est d’être capable de s'organiser et de structurer la conception, la réalisation et la vérification d'un prototype de système embarqué connecté.

Le niveau d’industrialisation

Il s’agit, pour notre exemple, d’un prototype (exemplaire unique) réalisé artisanalement par une seule personne. C’est un projet poussé par la technologie (« techno push »). Il consiste à assembler des composants du commerce, avec un budget limité en termes d’approvisionnement des composants et outillage, sans besoin de compétences techniques pointues. Il n’a pas vocation à être réalisé en plusieurs exemplaires. Il n’a pas la vocation à être commercialisé.

La sûreté de fonctionnement

Elle ne fait pas l’objet dans ce cas d’une véritable étude. Elle est abordée intuitivement sous la forme de questions du type

« Que se passe-t-il si ? »

L’objectif est de déterminer comment s’assurer du bon fonctionnement du système en imaginant quelques scénarios relatifs à la disponibilité (« Que se passe-t-il si le système n’est plus alimenté ? »), la fiabilité (« Que se passe-t-il si le détecteur est défaillant ou l’appartement inoccupé et qu’il y a présence de fumée ? ») et à la maintenabilité du système (« Comment faire si je dois remplacer les piles ? »). L’homologation du système sera abordée mais non traitée.

En résumé

L’objectif pédagogique qui découle de l’étude de la situation de Joe du cours est de vous sensibiliser au fait que, dans la démarche de développement d’un système technique, vous devez certes prendre en compte un ensemble de paramètres :

  • techniques : technologie utilisable, à quel niveau pour garantir le juste fonctionnement ?

  • économiques : faire ou faire faire ? Quels avantages à développer soi-même ? 

  • spatiotemporels : organisation et déroulement des phases de conception, fabrication, qualification, déploiement, maintenance, retrait en service ;

  • sociétaux : acceptation du produit par son utilisateur comme solution efficace à un problème exprimé ;

  • écologiques : gestion de la fin de vie, retrait du produit, recyclage... ;

  • légaux : critères et processus d’homologation, réglementation, normes et standards applicables.

Suivons Joe dans sa démarche !

Exemple de certificat de réussite
Exemple de certificat de réussite