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Les contraintes d'un objet technique

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Objectifs

Comprendre le lien entre les besoins auxquels un objet technique répond et les contraintes de conception qui en découlent.
Connaitre les différents types de contraintes.

Niveau préconisé : 5^e

Points clés

Un objet technique doit satisfaire plusieurs exigences pour répondre au besoin pour lequel il est créé. Ces exigences s’appellent des contraintes de conception.
Il existe six types de contraintes, qui sont liées :
- au fonctionnement ;
- à la sécurité ;
- à l’esthétique ;
- à l’ergonomie ;
- à l’économie ;
- au développement durable.

1. Les critères de conception d'un objet technique

Un objet technique est conçu pour répondre à un besoin. Pour atteindre cet objectif, il faut que le objet technique satisfasse plusieurs exigences.

Ces exigences peuvent être liées à la forme de l'objet technique, sa couleur, sa prise en main, la sécurité, l’économie, l’environnement, etc.

Toutes ces exigences doivent être prises en compte lors de la conception de l'objet technique : ce sont les contraintes de conception de l'objet technique.

On classe les contraintes en six catégories, selon si elles sont liées :

à la manière dont l'objet technique doit fonctionner ;
à la sécurité des personnes et des biens ;
à l’esthétique de l'objet technique ;
à l’ergonomie de l'objet technique ;
à des données économiques ;
au développement durable.

Un objet technique doit généralement respecter plusieurs contraintes à la fois.

Une ou plusieurs solutions peuvent être proposées pour répondre à chaque contrainte.

Les contraintes d’un objet technique doivent être soigneusement choisies avant de débuter la conception de l'objet technique. Cela est fait lors de réunions entre l’équipe projet et le client.

Remarque
Le client est la personne, ou l’entreprise, pour qui l'objet technique est réalisé.

Si les contraintes sont mal définies, ou si certaines contraintes sont oubliées, l'objet technique ne pourra peut-être pas être vendu. Il faudra alors concevoir de nouveau l'objet technique, ce qui engendra des pertes d’argent, de temps et de réputation pour l’entreprise.

Exemple
Un objet technique qui ne respecte pas les normes de sécurité peut constituer un danger et devra être repensé.

2. Les types de contraintes

a. Les contraintes de fonctionnement

Les contraintes de fonctionnement de l'objet technique sont liées à la manière dont l'objet technique doit fonctionner.

Ces contraintes vont donner des indications sur les caractéristiques techniques que l’on souhaite donner à l'objet technique.

Elles doivent prendre en compte l’utilisation qui sera faite par l'objet technique.

Exemple
Voici quelques contraintes de fonctionnement que pourrait avoir un drone.

Vitesse de déplacement minimale.
Autonomie en vol minimale.
Altitude maximale.
Définition vidéo Full HD.

Drone

b. Les contraintes de sécurité

Les objets techniques doivent respecter certaines règles de sécurité afin de protéger les personnes, ainsi que les biens, d’éventuels accidents domestiques.

La plupart des règles de sécurité font l’objet de règlements très cadrés et précis qu’on appelle des normes de sécurité.

Une norme est un ensemble de règles à respecter qui sont référencées dans un document. Elles doivent être appliquées à un niveau national ou international.

Remarque
On trouvera aussi des normes liées à l’ergonomie, la santé, l’environnement, etc.

Exemple d’application – Les risques encourus par les séniors

Données :
- 70 % des patients admis aux urgences sont des personnes âgées.
- 50 % des 20 000 accidents domestiques mortels relevés chaque année concernent les personnes âgées.
- 88 % des 9000 décès annuels liés à des chutes sont des personnes de plus de 65 ans.
Besoin : aider les personnes âgées à s’adapter à un milieu qui peut s’avérer dangereux et limiter les risques d’accident.
Solution : réaménager le logement en facilitant son utilisation et maximiser la sécurité.

Réaménagement de la salle d’eau

c. Les contraintes d'esthétique

Un objet technique doit plaire à l’utilisateur. Il doit pour cela répondre à des critères esthétiques par sa couleur, sa forme, sa taille, l’aspect de ses matériaux, sa personnalisation, etc.

Remarques

L’esthétisme est tout ce qui est relatif à la beauté.
Les choix faits lors du design d’un objet technique sont souvent fortement liés à des considérations esthétiques.

Exemple d’application – Interrupteurs de maison

Besoin : des interrupteurs qui soient en harmonie avec des meubles en bois ou de la maroquinerie.
Solutions qui répondent à des critères esthétiques :
- Formes : carré et rond ;
- Couleurs sobres : bleu foncé, marron clair ou marron foncé ;
- Matériaux : verre graphite, chêne, cuir texturé.

d. Les contraintes d'ergonomie

L’ergonomie vise à faciliter l’utilisation d’un objet technique à son utilisateur afin d’améliorer son efficacité de le satisfaire au mieux.

L’ergonomie peut être liée à une meilleure prise en main (par ses formes, ses dimensions, ses matériaux), à une limitation des efforts nécessaires, à l’adaptation à la morphologie des personnes, etc.

Remarque
L’ergonomie d’un objet technique peut être grandement améliorée par un travail au niveau de son design. Le design n’est donc pas uniquement lié à l’esthétique de l'objet technique.

L’ergonomie est cruciale pour les objets techniques qui seront très souvent utilisés. À long terme, une mauvaise ergonomie pourra engendrer des TMS (troubles musculo-squelettiques). C’est notamment le cas pour les objets techniques utilisés de manière intensive et/ou professionnelle.

Exemple d’application – Claviers d’ordinateur

Besoin : des claviers qui respectent les mouvements et positions naturelles des bras et poignets humains afin de ne pas engendrer de TMS.
Solutions qui répondent à des critères d’ergonomie :
- Formes : arrondis, position des touches, clavier surélevé ;
- Mécanismes : ressorts des touches souples, pavé numérique séparé ;
- Matériaux : mousse amortissante.
  
  Clavier ergonomique

e. Les contraintes économiques

Un objet technique est soumis à plusieurs contraintes économiques qui devront être prises en compte dès le début de son développement.

Le budget et le temps qui sont alloués au développement de l'objet technique.
Le cout de production de l'objet technique une fois son développement terminé et sa commercialisation lancée.
Le prix de vente que les acheteurs sont prêts à dépenser pour ce type d'objet technique.

Le fait d’avoir des contraintes économiques pour le développement d’un objet technique impose des limitations sur les autres contraintes. Le cahier des charges, qui comporte l’ensemble des contraintes, sera donc issu d’un compromis technico-économique.

Remarques

La plupart des entreprise déclinent leurs objets techniques en « entrée de gamme », « milieu de gamme » et « haut de gamme » pour pouvoir viser tous les types d’utilisation.
Les contraintes de sécurité sont généralement indépendantes de la recherche d’un compromis technico-économique. Elle doivent être respectées par tous les objets techniques.

Exemple
Une entreprise développe une nouvelle série de chaussures de course. La série comprendra trois modèles.

Pour chaque modèle, la contrainte sur le « prix de vente » sera différente. Cette contrainte économique aura un impact sur les autres contraintes, notamment sur les contraintes de fonctionnement, comme la « masse maximale » de la chaussure.

On se trouve donc avec un compromis technico-économique pour chaque modèle de chaussure.

Exemple de chaussure de sport

Pour le modèle A, d’entrée de gamme, qui vise les sportifs occasionnels, le prix de vente sera limité à 20 € et la masse de la chaussure ne doit pas dépasser 250 g.
Pour le modèle B, de milieu de gamme, qui vise les sportifs réguliers : le prix de vente sera limité à 40 € et la masse de la chaussure doit être inférieure à 200 g.
Pour le modèle C, haut de gamme, qui vise les sportifs faisant de la compétition : le prix de vente sera limité à 100 € et la masse de la chaussure doit être inférieure à 150 g.

f. Les contraintes liées au développement durable

Le développement durable est un mode de développement des sociétés qui cherche à concilier le progrès économique et social et la préservation de l’environnement.

Pour développer un objet technique respectueux du développement durable, il faut prendre en compte les 3 piliers suivants.

Le pilier environnemental, qui est lié à la préservation de l’environnement.
Le pilier économique, qui est lié à la conservation de la croissance et la compétitivité économique.
Le pilier social, qui est lié à la préservation et l’amélioration des conditions de vie.

Exemple d’application – L’aspirateur vert

Certaines contraintes liées au développement peuvent être communes aux contraintes liées à la sécurité et l’ergonomie (pilier social), ainsi qu’à celles liées à l’économie (pilier économique).