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Voici comment diviser les problèmes complexes en problèmes gérables en utilisant la technique connue sous le nom de décomposition fonctionnelle
11 octobre 2019 / Lecture de 7 minutes
Cet article a été édité à partir de la version originale datée d’octobre 2015.
Avez-vous déjà vu un produit si complexe – mais si élégant dans son exécution – que vous pensez que son concepteur a eu une sorte d’inspiration divine? Que dans son esprit de génie, la conception a surgi entièrement formée d’innombrables éléments dépendant les uns des autres pour remplir une myriade de fonctions?
Pour moi, ce produit de génie est l’automate writer, qui a été conçu et construit par Pierre Jaquet-Droz à la fin des années 1700.Considéré comme un ancêtre éloigné de l’ordinateur programmable moderne, cette poupée machine auto-opérante utilise une plume d’oie pour écrire du texte personnalisé. C’est une merveille de cames et de mouvement, combinée à un savoir-faire méticuleux. Regardez par vous-même ses caractéristiques étonnantes:
Comment Jaquet-Droz a-t-il résolu ce problème de conception incroyablement complexe? Il l’a décomposé en morceaux gérables, bien sûr.
En école de génie mécanique, la plupart d’entre nous ont appris à effectuer une décomposition fonctionnelle. Ce processus décompose un problème en entrées et sorties d’un produit. Ensuite, chaque partie est classée dans l’une des trois catégories suivantes:
- Énergie
- Matériau
- Information
Bien que ce processus de décomposition fonctionnelle casse le problème et aide à séparer les concepteurs de leurs concepts de produits prédéfinis, il est également lourd et souvent trop détaché des solutions possibles. Il suffit de regarder cette décomposition d’un coupe-ongles par l’Université du Michigan.
Whoa. Je ne suis pas sûr d’être plus près de concevoir un coupe-ongles. Comment cartographierions-nous la décomposition fonctionnelle d’un produit plus complexe, comme le Saturn V?
Si vous apportez simplement une modification incrémentielle à votre produit — le rendant plus petit ou plus léger ou réduisant la puissance, par exemple — une décomposition fonctionnelle rigoureuse n’est probablement pas nécessaire. Cependant, face à des défis de développement de produits vraiment nouveaux ou difficiles comme l’automate de Jaquet-Droz, la décomposition fonctionnelle du problème est essentielle pour trouver une solution. Une approche pratique consiste à décomposer le problème en ses principales fonctions. Il est facile d’identifier ces fonctions sans réduire le problème au niveau du coupe-ongles ci-dessus.
Mais comment ?
Travaillez d’abord sur les problèmes les plus difficiles
Si vous ne savez pas par où commencer à résoudre votre problème, essayez de vous attaquer à l’un ou l’autre:
- Le problème que vous savez le moins résoudre
- Le problème du bouchon d’exposition — celui qui détermine si votre produit fonctionne ou non.
La clé: Concentrez-vous d’abord sur les problèmes majeurs. Travaillez à trouver ces solutions sans trop vous préoccuper de tous les autres problèmes de la conception, comme l’emballage ou d’autres interactions. (Oui, toutes ces questions comptent aussi. Mais si vous ne pouvez pas faire fonctionner le produit en premier lieu, ce n’est pas si important s’il est petit ou s’il s’adapte bien.) Bien que ce principe puisse sembler évident, à plusieurs reprises dans ma carrière, j’ai vu des conceptions s’enliser alors que les ingénieurs étaient pris dans les mauvaises herbes. Trop souvent, des questions comme les suivantes empêchent de progresser:
- » Quel devrait être cet angle de râteau sur les dents de coupe? »
- » Quelle est la taille de la batterie? »
- » Comment allons-nous mettre en place un verrouillage de sécurité? »
Et pendant ce temps, il n’y a même pas de prototype fonctionnel.
Résoudre les problèmes indépendamment pour plus d’efficacité
La décomposition fonctionnelle est un processus de décomposition d’un problème en modules fonctionnels plus petits, résolvant simultanément chaque module indépendamment, puis fusionnant les solutions principales.
Il y a trois étapes clés à chaque étape du processus de décomposition fonctionnelle:
- Identifier les fonctions fondamentales
- Les hiérarchiser en fonction de l’importance
- Résoudre chacune indépendamment
Cela sépare l’effort de fournir un moyen systématique d’allouer des ressources de développement limitées aux éléments de conception critiques. Suivre ces trois étapes permet également à votre équipe de ne pas se laisser distraire par les exigences en aval (telles que la taille et le coût du produit) à un moment où les fonctionnalités fondamentales ne sont pas complètement connues. Mais, demandez-vous, ne court-je pas le risque de décomposer le problème en produits que je connais déjà? N’est-ce pas pour ça que j’ai besoin de la décomposition fonctionnelle ?
Oui, c’est un risque. Mais n’oubliez pas de rester concentré sur les fonctions, pas sur les formes.
C’est l’une des raisons pour lesquelles, dans de nombreux cas, vous devez développer séparément des prototypes fonctionnels (ceux qui ne prennent en compte que la fonctionnalité d’un périphérique) et des prototypes d’utilisabilité (ceux qui ne fonctionnent pas, mais sont conçus pour tester l’interaction et la forme de l’utilisateur). Pour que ces prototypes soient les plus efficaces, n’essayez pas de les combiner trop tôt.
L’itération est la clé du succès
À ce stade, vous pourriez craindre d’obtenir un produit Frankenstein qui sépare les parties pour effectuer chaque fonction. Revenons à notre fidèle coupe-ongles : Cette image ci-dessous n’est-elle pas le résultat logique d’une décomposition fonctionnelle? Une solution pour chaque fonction ?
Si vous vous êtes arrêté à votre décomposition initiale, un résultat comme l’exemple du coupe-ongles est une possibilité distincte. Ne vous inquiétez pas, répétez simplement le processus.
Maintenant que vous avez résolu les gros problèmes, commencez à chercher des moyens évidents de combiner les fonctionnalités (par exemple, les lames et les ressorts du coupe-ongles sont les mêmes pièces). Si vous travaillez sur un problème plus complexe, vous devrez probablement le décomposer à un niveau plus grossier (plus de fonctions incorporées à la fois).
Une conception vraiment efficace est réalisée en suivant ces étapes itératives:
- Décomposer le problème
- Idéer des solutions
- Créer des maquettes physiques
- Évaluer/tester
- Répéter
La Valeur d’une Approche systématique de la conception
Qu’apprenons-nous de tout cela?
Même des dispositifs très complexes, comme l’automate de Jaquet-Droz, peuvent être décomposés à un niveau gérable pour résoudre le problème.
Il s’avère que ce designer apparemment génial est comme vous: Jaquet-Droz a résolu des problèmes gérables, puis a combiné et fait évoluer sa conception en autant d’étapes que nécessaire jusqu’à ce que la solution finale soit révélée.
Ce design – qui à première vue semble irréductiblement complexe avec une myriade d’interactions et l’élégance de Da Vinci — a été conçu par un designer intelligent. Celui qui a abordé le problème de manière systématique et a travaillé avec diligence vers une solution complète du produit. En utilisant l’approche systématique décrite ici, vous pouvez également résoudre vos problèmes les plus complexes.
Mark Foohey – Engineering
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