Établir un cahier des charges fonctionnel

1. Pourquoi un cahier des charges fonctionnel ?

Un client arrive rarement avec un besoin clair. Il dit : « il me faudrait une butée sur la scie », « la bride actuelle ne tient pas », « je veux un chariot plus pratique ». Si le bureau d'études part aussitôt dessiner, il répond à sa compréhension du problème, pas au besoin réel. Le cahier des charges fonctionnel (CdCF) est le document qui fixe, avant toute solution, ce que le produit doit faire, dans quelles conditions et avec quelles performances. Il sert de contrat entre le demandeur et le concepteur, et de référence pour valider le produit à la fin.

Sa règle d'or : le CdCF décrit des fonctions (ce qu'on attend) et jamais des solutions (comment on le fait). « Tenir la pièce pendant l'usinage » est une fonction ; « un vérin pneumatique de diamètre 32 » est déjà une solution, qui ferme la porte à d'autres idées peut-être meilleures ou moins chères.

2. Exprimer le besoin

Tout commence par trois questions, souvent présentées sous la forme d'un schéma appelé « bête à cornes » : à qui le produit rend-il service ? Sur quoi agit-il ? Dans quel but ? La réponse tient en une phrase, qui énonce le besoin fondamental. Ensuite, demandez-vous si ce besoin peut disparaître ou évoluer : un produit qui répond à un besoin instable est un risque pour l'entreprise.

3. Fixer la frontière de l'étude

Avant de lister les fonctions, tracez la frontière : ce qui fait partie du produit à concevoir, et ce qui appartient à son environnement. Tout ce qui est hors de la frontière s'appelle un milieu extérieur : l'utilisateur, la matière d'œuvre, le bâti sur lequel on fixe le produit, l'ambiance (copeaux, huile de coupe, poussière, température), l'énergie disponible, la réglementation, le budget. On ne conçoit pas les milieux extérieurs : on les subit, et le produit doit s'y adapter.

La frontière se discute avec le client. Si la butée doit se fixer sur une scie existante, la scie est un milieu extérieur. Si le client veut remplacer tout le poste, la scie entre dans l'étude. Une frontière mal posée produit un CdCF qui oublie la moitié des contraintes, ou qui promet de tout refaire.

4. Fonctions de service et fonctions techniques

Fonctions principales et fonctions contraintes forment ensemble les fonctions de service : ce que le produit rend comme service à son environnement. C'est elles, et elles seules, que le CdCF décrit. Les fonctions techniques viendront plus tard, quand le concepteur cherchera comment réaliser chaque fonction de service.

5. Formuler une fonction : verbe + complément

Une fonction s'écrit toujours avec un verbe à l'infinitif suivi d'un complément, qui nomme les milieux extérieurs concernés. Le verbe dit une action ou un effet, sans préjuger de la solution. Comparez :

1. ✗« Vis de blocage » : ce n'est pas une fonction, c'est un composant.
2. ✗« Bloquer la butée avec une vis moletée » : le verbe est bon, mais la solution est imposée.
3. ✓« Maintenir la butée en position pendant la coupe » : l'effet attendu, sans solution. Le concepteur pourra choisir une vis, un excentrique, un aimant ou une came.
4. ✓« Permettre à l'opérateur de régler la longueur de coupe sans outil » : un verbe, un milieu extérieur nommé (l'opérateur), une exigence claire.

6. Critères, niveaux et flexibilité

Une fonction sans chiffre ne se vérifie pas. Chaque fonction de service reçoit donc un ou plusieurs critères d'appréciation (la grandeur qu'on va juger : une longueur, un temps, un effort, un coût), un niveau (la valeur attendue, avec son unité et, si possible, sa tolérance) et une flexibilité, qui dit si le niveau est négociable. L'usage courant, hérité de l'ancienne norme française, classe la flexibilité en quatre classes :

On peut aussi exprimer la flexibilité par une limite d'acceptation : « 30 s visé, 45 s acceptable ». La flexibilité est précieuse pour le concepteur : elle lui dit où il peut faire un compromis pour gagner du coût ou de la simplicité, et où il ne doit rien lâcher. Une exigence de sécurité est toujours F0.

7. Exemple complet : la butée de scie à ruban

L'entreprise fictive Ateliers du Sicoval tronçonne chaque jour des barres d'acier rond de 20 à 60 mm pour ses lopins de tournage. Les opérateurs tracent chaque longueur au mètre ruban : c'est lent et la dispersion atteint 2 mm. Le responsable d'atelier demande une butée réglable. Voici les fonctions de service retenues avec lui.

Remarquez qu'aucune ligne ne dit comment faire. La répétabilité à ± 0,3 mm est F1 parce qu'au-delà, les lopins deviennent trop longs et l'on perd de la matière ; le coût est F2 parce que le responsable accepte de payer un peu plus pour une butée durable. En revanche, les exigences de sécurité sont F0 : aucun compromis possible.

8. Les outils de l'analyse fonctionnelle

Le CdCF est le résultat d'une analyse fonctionnelle du besoin. Deux outils graphiques vous aideront à ne rien oublier puis à passer à la conception :

9. Les erreurs fréquentes

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Pour aller plus loin