Analyse fonctionnelle : besoin, fonctions, critères, avec un exemple complet

L’analyse fonctionnelle décrit ce qu’un produit doit faire pour son utilisateur, sans dire comment il le fera. Elle recherche, ordonne, caractérise et hiérarchise ses fonctions, puis donne à chacune un critère mesurable, un niveau à atteindre et une marge de négociation : c’est la matière du cahier des charges fonctionnel.

Le vocabulaire est fixé par la norme NF EN 16271 de 2013, qui a remplacé la NF X50-151. Cette page, qui fait partie de notre dossier sur la gestion de projet technique, déroule toute la démarche sur un seul produit, un exemple fictif : la ligne de conditionnement de flacons qu’une usine veut remplacer. Le même terme désigne aussi une branche des mathématiques et une méthode de psychologie comportementale : il n’en est pas question ici.

Externe ou interne : deux analyses à ne pas confondre

Les deux démarches portent le même nom et ne répondent pas à la même question.

L’analyse externe est souvent appelée analyse fonctionnelle du besoin. Dans un projet d’achat d’équipement, c’est elle que mène l’acheteur industriel ; l’analyse interne revient au fournisseur retenu.

Quand mener une analyse fonctionnelle

L’analyse fonctionnelle se mène chaque fois qu’un besoin doit être décrit à quelqu’un qui va concevoir ou fournir la solution : achat d’un équipement, conception d’un nouveau produit, refonte d’un produit existant. Dans un projet, l’analyse fonctionnelle du besoin vient avant le cahier des charges et avant la consultation des fournisseurs. Elle sert aussi en analyse de la valeur, pour comparer le coût de chaque fonction à son importance, et en reconception, pour décrire ce qu’un produit existant fait réellement.

Son coût est faible au regard de ce qu’elle évite : une analyse fonctionnelle bien menée tient en quelques séances de travail, alors qu’un besoin mal décrit se découvre à la recette, quand chaque correction se paie.

Ce qu’il faut pour commencer

Une analyse fonctionnelle se mène à plusieurs, sinon elle reflète le point de vue de son seul rédacteur. Réunissez un groupe de travail de quatre à six personnes qui connaissent le produit sous des angles différents : utilisateur, méthodes, maintenance, qualité, achats. Un animateur tient la méthode et le tableau.

Prévoyez aussi les données du contexte : relevés de la situation actuelle, réglementation applicable, contraintes du site.

Sur l’exemple, l’usine remplace la ligne de conditionnement n° 3, installée il y a plus de vingt ans. Le groupe réunit le chef d’équipe de production, un technicien de maintenance, un ingénieur méthodes, un responsable qualité et l’acheteur. Deux séances de deux heures suffisent pour l’analyse externe.

L’exemple pas à pas

1. Énoncer le besoin avec la bête à cornes

La bête à cornes pose trois questions : à qui le produit rend-il service, sur quoi agit-il, dans quel but ? La réponse à la troisième est la fonction d’usage, en une phrase.

Sur l’exemple :

• à qui : à l’atelier de conditionnement ;
• sur quoi : sur le produit en vrac et les emballages (flacons, bouchons, étiquettes, cartons) ;
• dans quel but : livrer des cartons de flacons pleins, fermés, identifiés et prêts à palettiser.

Validez ensuite le besoin avec deux questions : pourquoi ce besoin existe-t-il (les arrêts non planifiés de l’ancienne ligne, ses pièces introuvables), et qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître (l’arrêt du produit, la sous-traitance du conditionnement) ? Si une réponse à la seconde est probable, le projet se rediscute avant d’aller plus loin.

2. Lister le milieu extérieur

Le milieu extérieur rassemble tout ce avec quoi le produit est en relation pendant sa vie : personnes, matières, bâtiment, réseaux, règles. Parcourez chaque phase de vie : installation, production, changement de format, nettoyage, maintenance, démontage.

L’exemple retient sept éléments : le produit en vrac, les emballages, l’opérateur, le bâtiment, les réseaux de l’usine, la maintenance et la réglementation. Oublier un élément, c’est oublier les fonctions qui s’y rattachent : sans la maintenance dans la liste, personne n’écrit d’exigence sur la disponibilité des pièces.

3. Tracer le diagramme pieuvre

Le diagramme pieuvre place le produit au centre et les éléments du milieu extérieur autour. On trace ensuite deux sortes de liens :

• une fonction principale relie deux éléments en passant par le produit : c’est la raison d’être du produit ;
• une fonction contrainte relie le produit à un seul élément : c’est une exigence que le produit doit respecter.

Sur l’exemple, la fonction principale FP1 relie le produit en vrac aux emballages. Huit fonctions contraintes, de FC1 à FC8, rattachent la ligne à l’opérateur, au bâtiment, aux réseaux, à la maintenance et à la réglementation.

4. Rédiger les fonctions

Une fonction s’écrit avec un verbe à l’infinitif et un complément, sans nommer de solution. La colonne de droite montre ce qu’il ne faut pas écrire : une solution qui ferme la porte aux autres.

5. Caractériser : critères, niveaux, flexibilité

Chaque fonction reçoit au moins un critère d’appréciation (une grandeur mesurable), un niveau (la valeur à atteindre) et une flexibilité qui dit de combien le niveau peut bouger. La flexibilité se note de F0, niveau impératif, à F3, niveau très négociable, ou par une tolérance (± 5 %) ou une limite (5 500 au minimum).

Les niveaux de l’exemple viennent du relevé de la ligne actuelle et des objectifs du projet ; le seuil de 80 dB(A) est la valeur d’exposition qui déclenche les premières obligations de prévention du bruit dans le Code du travail. Chaque niveau doit pouvoir se contrôler à la recette.

6. Hiérarchiser les fonctions

Toutes les fonctions ne pèsent pas autant. Le tri croisé compare les fonctions deux à deux : pour chaque paire, le groupe désigne la plus importante et lui donne un poids de 1 à 3. La somme des points classe les fonctions.

Cette hiérarchie sert deux fois : pour répartir l’effort de conception, et pour lire les offres. Un fournisseur qui gagne sur la fonction la mieux classée et perd sur la dernière se compare autrement qu’un autre qui fait l’inverse. Sur l’exemple, FP1 et FC3 arrivent en tête, FC1 au milieu.

Et l’analyse interne ? Le diagramme FAST

Une fois le fournisseur choisi, le concepteur passe à l’analyse interne. Le diagramme FAST (Function Analysis System Technique) se lit de gauche à droite en répondant à « comment ? » et de droite à gauche en répondant à « pourquoi ? ». Il descend d’une fonction de service vers les fonctions techniques, puis vers les solutions.

Sur la fonction FC7 de l’exemple, « identifier chaque flacon et chaque carton » :

• comment ? en marquant chaque flacon, puis en lisant le marquage, puis en écartant ce qui est illisible ;
• marquer le flacon : imprimer le numéro de lot et la date ;
• lire le carton : un lecteur de code en sortie d’encartonneuse ;
• écarter : un éjecteur commandé par le lecteur.

C’est seulement à ce stade que les solutions techniques apparaissent, et elles se justifient par la fonction qu’elles remplissent. Quand deux fonctions se contredisent (une cadence plus haute et un bruit plus bas, par exemple), la méthode TRIZ et ses principes d’innovation aide à chercher une solution qui résout la contradiction au lieu d’arbitrer entre les deux.

Les erreurs qui faussent l’analyse

• Écrire une solution à la place d’une fonction. « Capotage acoustique » exclut un moteur plus silencieux ; « limiter le bruit au poste » laisse le choix.
• Oublier une phase de vie. Le nettoyage et le changement de format sont les deux phases que l’on oublie le plus, et celles qui coûtent ensuite en arrêts.
• Un critère sans niveau, ou un niveau sans contrôle possible. « Facile à entretenir » ne se vérifie pas à la recette ; « intervention sur panne courante en une heure au plus » se vérifie.
• Tout en F0. Une flexibilité nulle partout empêche les fournisseurs de proposer une variante moins chère qui satisferait le besoin.
• Une analyse menée seul. L’ingénieur méthodes qui remplit le tableau sans l’opérateur ni la maintenance obtient une analyse cohérente et incomplète.

De l’analyse au cahier des charges fonctionnel

Les fonctions et le tableau des critères deviennent la deuxième partie du cahier des charges fonctionnel, dont le modèle rempli se télécharge, l’expression fonctionnelle du besoin. La bête à cornes et la liste du milieu extérieur nourrissent la première, la présentation du problème. Le fournisseur répond ensuite fonction par fonction, en disant quelle solution il propose et quel niveau il garantit.