Du besoin à l’architecture : exigences, modèles et preuves

Le besoin exprime un service rendu dans un contexte, pas le nom de l'objet que l'on souhaite acheter. Dire « installer une lampe solaire » choisit déjà alimentation, actionneur et parfois mode de pose. Dire « permettre à une personne de repérer le chemin après la tombée du jour sans câblage permanent » laisse encore plusieurs solutions et rend visibles usage, lieu et contrainte. L'analyse commence donc par les personnes, les situations, les éléments de l'environnement et les effets indésirables possibles.

Une partie prenante ne se limite pas à l'utilisateur direct. Maintenance, gestion, voisinage, fin de vie et personnes dont l'usage diffère du scénario moyen peuvent imposer des exigences contradictoires. Plus de lumière peut faciliter le repérage tout en augmentant consommation, éblouissement et nuisance. La correction ne cherche pas un compromis verbal ; elle transforme chaque attente en question vérifiable, repère les conflits et reporte le choix de solution jusqu'à ce que les critères soient explicites.

Pour préciser une demande, commence par un verbe de service, la personne ou l’objet concerné, puis le contexte. Une contrainte limite les solutions possibles ; elle ne les choisit pas toutes. « Sans raccordement permanent » exclut certaines alimentations, mais n’impose ni panneau solaire ni batterie particulière. Garde donc une liste séparée d’options et demande pour chacune quelle exigence la justifierait.

Dans ce cours, la balise est un dossier fictif étudié sur papier ou avec du code fourni. Les valeurs ne sont ni des normes d’éclairage ni des consignes de câblage. Tu ne construis, ne charges et n’installes aucun appareil. Cette frontière permet de comparer des architectures sans exposer une personne à un obstacle, un circuit ou une source lumineuse réelle.

Un cas d'utilisation indique un acteur, un objectif et une interaction avec le produit. Le scénario nominal décrit une séquence observable : nuit, présence détectée, commande, éclairage, temporisation et retour à la veille. Les variantes demandent ce qui se passe si la luminosité est intermédiaire, si deux passages se succèdent ou si l'énergie est faible. Les situations redoutées ne sont pas des accidents à provoquer ; elles alimentent les exigences de prévention, de diagnostic et d'état sûr.

L'accessibilité se traite dans les scénarios, pas dans une mention finale. Une personne ne doit pas dépendre d'un clignotement pour comprendre l'état, et le produit ne doit pas créer un obstacle dans la zone de passage. Le cours utilise trois personnages fictifs sans donnée personnelle et s'interdit de simuler un handicap par une caricature. On observe les barrières du dispositif et l'on exige plusieurs canaux de retour lorsque l'information est nécessaire à l'usage ou à la maintenance.

Écris chaque scénario comme un petit protocole : situation de départ, événement, sortie observable et critère de réussite. Le mot « sûr » ne suffit pas. Pour un capteur incohérent dans ce dossier, la commande d’éclairage est inhibée, un diagnostic local reste actif et le retour au nominal nécessite une remise à zéro simulée après correction. Ce choix vaut pour le banc fictif, pas pour un chemin qui devrait rester éclairé.

Les trois scénarios d’usage du dossier sont S-U1, passage nocturne avec lumière stable ; S-U2, information de maintenance consultable en texte et par un retour tactile fictif ; S-U3, représentation d’implantation qui laisse libre la zone de passage. Leur réussite est une revue sur pièces fournies, non un test réalisé avec des personnes ni une preuve universelle d’accessibilité. Aucun handicap n’est caricaturé ou mis en scène.

Une exigence comme « la balise doit être autonome » est invérifiable : autonome peut signifier sans câble, cinq minutes ou une saison. La fiche REQ-ENE-02 fixe une autonomie supérieure ou égale à cinq jours dans un scénario de consommation défini. Le critère est l'autonomie, le niveau cinq, l'unité le jour, le comparateur supérieur ou égal et la vérification combine budget puis endurance. Les hypothèses du scénario font partie de la signification du nombre.

Toutes les exigences ne se réduisent pas à un scalaire. L'absence de clignotement peut être vérifiée par une revue de la commande et une observation instrumentée ; une information accessible par deux canaux se vérifie par scénarios. La flexibilité indique ce qui peut être négocié et avec qui. Elle n'autorise pas à compenser un seuil de sécurité par une bonne note sur le prix. Le dictionnaire d'exigences conserve enfin la source de chaque niveau afin de distinguer choix d'exercice, mesure du besoin et règle externe.

Une autonomie est une durée ; l’énergie est une réserve et la puissance décrit un débit d’énergie. Dans le modèle, 0,08 W pendant 12 h donne 0,96 Wh. Trente activations de 20 s représentent 600 s, soit un sixième d’heure ; la puissance supplémentaire de 3,2 W ajoute alors environ 0,533 Wh. Il faut convertir les secondes avant de multiplier par des watts si le résultat attendu est en wattheures.

Le rendement moyen de 0,85 est ici le rapport entre l’énergie fournie aux charges et celle prélevée sur la batterie : pour fournir une même énergie, la batterie en cède davantage. La réserve utile vaut 48 Wh × 0,8 = 38,4 Wh. Le quotient par environ 1,757 Wh/jour prévoit 21,86 jours, uniquement dans le scénario sans recharge et sans consommation diurne supposé. Une prédiction favorable ne remplace pas l’essai d’endurance.

La frontière du produit sépare ce qui appartient au système de son environnement. Les flux qui la traversent peuvent être matière, énergie ou information : rayonnement reçu par un capteur, énergie de recharge, commande, lumière produite, chaleur dissipée et diagnostic. Une fonction se formule par un verbe et un complément, par exemple « qualifier une présence ». « Capteur infrarouge » est un constituant possible et non une fonction ; cette distinction permet de remplacer un composant sans réécrire le besoin.

L'architecture fonctionnelle décompose le service jusqu'à obtenir des fonctions assez précises pour attribuer entrées, sorties, performances et interfaces. Elle ne doit ni multiplier les boîtes sans justification ni oublier les fonctions de protection, diagnostic et maintenance. Le bilan de puissance et le futur diagramme d'états se raccordent à cette vue : la fonction de décision consomme une information et produit une commande, tandis que la conversion d'énergie reçoit puissance et commande pour produire lumière et pertes.

Une flèche doit avoir un sens et un nom utile. De la fonction « qualifier une présence » vers « décider », elle porte une information ; de « distribuer l’énergie » vers « produire la lumière », elle porte une énergie. Une commande est elle aussi une information, même lorsqu’un signal physique la transporte. On classe le flux par son rôle dans la vue choisie, sans prétendre qu’une information circule sans support matériel.

Le schéma ci-dessous n’impose pas une notation SysML exhaustive. Il rend lisible la séparation entre besoin, fonction et constituant, puis invite à suivre leurs liens. Un diagramme de cas d’utilisation montre l’acteur et le service ; un diagramme d’exigences nomme les obligations ; une vue de blocs montre les constituants. Une même boîte ne change pas de sens silencieusement d’une vue à l’autre.

L'architecture organique associe les fonctions à des constituants : capteur, microcontrôleur, programme, source lumineuse, convertisseur, batterie, protection, boîtier et indicateur. Une fonction peut être répartie entre plusieurs constituants, comme la détection entre un transducteur et un filtrage logiciel. Un constituant peut aussi servir plusieurs fonctions. L'allocation doit donc être plusieurs-à-plusieurs et conserver les exigences qui la justifient, au lieu de dessiner une ligne unique trompeuse entre chaque boîte.

Une interface définit ce qui passe, sous quelle forme, dans quel sens et avec quelles limites. Une liaison logique sans plage de tension, cadence, format ou comportement en cas d'absence reste incomplète. Le cours ne choisit pas de référence commerciale ; il exprime des contrats abstraits : information qualifiée, alimentation régulée, commande bornée, diagnostic local. Les risques d'interface, comme polarité incorrecte, donnée incohérente ou commande bloquée, deviennent des cas de test et des protections à allouer.

Considère une interface logique fictive : le producteur fournit 0 pour absence, 1 pour présence et −1 pour donnée invalide, au plus toutes les 0,1 s. Le consommateur refuse −1 et signale le défaut ; il ne le convertit pas en « absence ». Une donnée manquante et une absence de présence sont différentes. Le protocole écrit rend cette différence testable sans raccorder ni perturber de composant réel.

L’allocation n’est pas forcément univoque : le capteur et un filtre logiciel participent à la qualification, tandis qu’un programme peut prendre une décision et produire un diagnostic. Pour remplacer le capteur, vérifie le domaine, la cadence, la convention d’erreur et les exigences concernées. Conserver le même connecteur sur un dessin ne garantit pas que deux constituants échangent la même information.

La traçabilité relie besoin, exigence, fonction, constituant, modèle, protocole, résultat et décision. Une exigence sans test est invérifiable ; un test sans exigence peut consommer du temps sans soutenir le service ; un composant sans fonction est suspect. Les liens doivent être orientés et datés afin qu'une modification de REQ-ENE-02 signale les calculs et essais à reprendre. La matrice n'est pas une preuve en elle-même : elle indique où chercher les preuves et les lacunes.

Une revue compare niveaux attendus, valeurs simulées et mesures accompagnées de leur incertitude. Le résidu mesure une différence, mais son origine peut être le modèle, les paramètres, le protocole, l'instrument ou la variabilité. On ne règle pas automatiquement le modèle pour faire disparaître tout écart. La décision peut être accepter pour l'étape, corriger, mesurer de nouveau ou réviser une exigence avec l'autorité concernée. Chacune cite les données, hypothèses et risques qui la bornent.

La moyenne des six répétitions synthétiques est 20,8 lx ; l’écart-type d’échantillon vaut environ 0,518 lx et l’incertitude-type A de la moyenne environ 0,211 lx. La valeur isolée de 19,9 lx ne fait pas échouer, à elle seule, une exigence portant sur la moyenne. Elle reste dans les données brutes. Distingue toujours dispersion des répétitions, incertitude sur la moyenne et variation entre plusieurs lieux.

La règle R-A de l’exercice est : comparer au seuil la borne moyenne − 2uA, en ne considérant que cette composante. Elle vaut environ 20,38 lx, donc reste au-dessus de 20 lx. Le test simplifié est favorable, mais la satisfaction globale reste indéterminée : instrument, position et environnement ne sont pas caractérisés. Le facteur deux choisi ici ne garantit pas une couverture de 95 %, notamment avec six répétitions et un budget incomplet.