Tu ouvres ton sujet de SI et là, tu tombes sur une phrase du genre : « À partir du cahier des charges fourni, proposez une solution technique respectant les contraintes. » Et tu te dis : ok, mais c'est quoi exactement un cahier des charges en Sciences de l'Ingénieur ? Pourquoi ça tombe tout le temps au bac ? Et surtout : comment en rédiger un sans rien oublier ?
Bonne nouvelle : le cahier des charges SI n'est pas un document flou réservé aux ingénieurs en entreprise. C'est un outil structuré, avec des rubriques précises, que tu peux ma��triser avec une checklist. Dans cet article, on décortique chaque étape : du besoin fonctionnel initial jusqu'aux critères mesurables, en passant par l'analyse fonctionnelle et le lien avec les chaînes d'énergie et d'information. À la fin, tu auras une méthode claire à appliquer en DS, à l'écrit du bac et même pour ton projet de Terminale.
1. C'est quoi un cahier des charges en SI ?
Un cahier des charges (souvent abrégé CdC) est un document qui formalise le problème à résoudre et les exigences que la solution technique devra respecter. En Sciences de l'Ingénieur, il joue un rôle central : c'est le point de départ de toute démarche de conception. Sans lui, tu ne sais pas quoi concevoir, ni comment vérifier que ta solution est valable.
Il faut distinguer deux niveaux :
- Le cahier des charges fonctionnel (CdCF) : il décrit ce que le système doit faire, exprimé en fonctions et en performances attendues. Il reste indépendant de la solution technique.
- Le cahier des charges technique : il précise comment on va réaliser ces fonctions (choix de composants, matériaux, protocoles de communication…). Il vient après.
Au lycée, ce que l'on te demande le plus souvent, c'est de lire, interpréter ou compléter un CdCF. Tu dois donc savoir reconnaître ses rubriques et traduire chaque exigence en contrainte technique concrète.
Un besoin fonctionnel, pas un caprice
Le point de départ du CdCF, c'est le besoin fonctionnel : le service que le système doit rendre à l'utilisateur, formulé sans référence à une solution. Par exemple : « permettre à l'utilisateur de monter un store automatiquement selon la luminosité ». Ce n'est pas « utiliser un moteur pas-à-pas » : ça, c'est déjà une solution technique. Le besoin fonctionnel reste au niveau du quoi, pas du comment.
Pour bien le formuler, on utilise souvent la méthode de la « bête à cornes » : à qui rend-il service ? sur quoi agit-il ? dans quel but ? Ces trois questions te donnent la fonction globale du système.
2. Les rubriques indispensables d'un cahier des charges
Un cahier des charges SI bien construit suit une structure stable. Voici la checklist que tu peux appliquer systématiquement.
a) Contexte et besoin
On décrit la situation actuelle, le problème à résoudre et le besoin fonctionnel associé. C'est ici qu'on précise le milieu d'utilisation (intérieur, extérieur, température, poussière…), les utilisateurs visés et les contraintes générales (budget, encombrement, sécurité, normes).
b) Analyse fonctionnelle
C'est le cœur du CdCF. On y décompose le besoin global en fonctions principales et contraintes. Deux outils classiques :
- Le diagramme des fonctions (ou diagramme pieuvre) : au centre, la fonction globale ; autour, les fonctions principales (FP) liées aux éléments du milieu extérieur, et les fonctions contraintes (FC).
- Le cahier des charges fonctionnel détaillé : chaque fonction est décrite avec des critères d'appréciation et des niveaux attendus.
Exemple pour un store automatique :
- FP1 : s'adapter à la luminosité ambiante.
- FP2 : permettre à l'utilisateur de commander manuellement.
- FC1 : respecter la tension du réseau 230 V AC.
- FC2 : résister aux intempéries.
c) Critères et niveaux
Chaque fonction doit être mesurable. Un critère d'appréciation, c'est la grandeur qu'on va vérifier (par exemple : temps de déploiement du store). Le niveau, c'est la valeur attendue (par exemple : moins de 15 secondes). Sans niveau chiffré, une exigence n'est pas vérifiable : c'est un point que les correcteurs adorent tester.
d) Contraintes techniques et environnementales
On retrouve ici les limites d'alimentation électrique, les plages de température, l'indice de protection (IP), les normes de sécurité, les contraintes d'encombrement et de masse. Ces éléments conditionnent directement les choix de la chaîne d'énergie.
e) Critères de validation
Comment prouver que le système respecte le CdCF ? On prévoit des essais, des mesures, des simulations. C'est la partie « recette » du cahier des charges, souvent oubliée en copie… et pourtant explicitement attendue au bac.
3. Du besoin à la solution : le lien avec les chaînes d'énergie et d'information
Une fois le CdCF posé, tu dois relier chaque fonction à un sous-ensemble du système. C'est là qu'interviennent les deux chaînes fondamentales du programme de SI.
La chaîne d'information
Elle acquiert des informations (capteurs), les traite (microcontrôleur, automate, calculateur) et communique des ordres (interface de puissance, afficheur, bus de terrain). Dans notre store automatique : la photorésistance acquiert la luminosité, le microcontrôleur compare la mesure à un seuil, puis envoie un ordre de commande.
La chaîne d'énergie
Elle alimente, distribue, convertit et transmet l'énergie. Toujours sur le store : l'alimentation 230 V AC, le relais ou le driver qui distribue, le moteur qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, puis le réducteur et l'arbre qui transmettent le mouvement au tube du store.
Le CdCF doit donc mentionner :
- les grandeurs d'entrée à mesurer (luminosité, température, position…) ;
- les actionneurs à commander (moteur, vérin, servomoteur…) ;
- les performances attendues sur chaque chaîne (précision, temps de réponse, couple, vitesse).
Cette lecture croisée CdCF / chaînes est la compétence la plus rentable au bac SI : elle tombe presque chaque année.
4. Exemple concret : le cahier des charges d'un drone de livraison
Imaginons un drone chargé de livrer un colis de 500 g dans un rayon de 2 km. Voici comment on remplirait la checklist.
Besoin fonctionnel
« Permettre à un opérateur d'acheminer un colis léger d'un point A à un point B sans intervention continue. » On reste au niveau du service rendu.
Analyse fonctionnelle
- FP1 : transporter le colis.
- FP2 : se rep��rer et se stabiliser en vol.
- FP3 : communiquer sa position à l'opérateur.
- FC1 : masse totale inférieure à 2 kg.
- FC2 : autonomie supérieure à 20 minutes.
- FC3 : respecter la réglementation aérienne locale.
Critères et niveaux
- Précision de positionnement : ± 1 m.
- Temps de vol : ≥ 20 min.
- Portée de communication : ≥ 2 km.
Lien avec les chaînes
Chaîne d'information : centrale inertielle (accéléromètre + gyroscope), GPS, récepteur radio, calculateur de vol. Chaîne d'énergie : batterie LiPo, ESC (contrôleurs de vitesse électroniques), moteurs brushless, hélices. Chaque niveau du CdCF se traduit en exigence technique sur un de ces blocs.
Tu vois la logique : le CdCF fixe les objectifs, les chaînes décrivent les moyens. Ne mélange jamais les deux dans une copie.
5. Méthode de révision et pièges à éviter
Réviser le cahier des charges, ce n'est pas apprendre une liste par cœur : c'est s'entraîner à lire un énoncé et à en extraire les fonctions, critères et niveaux. Voici une méthode efficace.
Étape 1 : entraîne-toi sur des systèmes réels
Prends un objet autour de toi (portail automatique, robot aspirateur, vélo à assistance électrique) et rédige en 10 minutes un mini-CdCF : besoin, 3 fonctions principales, 2 contraintes, 2 critères chiffrés. C'est l'exercice le plus formateur.
Étape 2 : utilise les bonnes ressources
Nos fiches de cours SI reprennent les rubriques types d'un CdCF et les outils d'analyse fonctionnelle. Les exercices corrigés te permettent de t'entraîner sur des sujets type bac. Si tu veux structurer ta préparation sur l'année, jette un œil aux formules et méthodes et aux cours complets.
Étape 3 : soigne la rédaction
Un critère sans niveau chiffré ne vaut rien. Une fonction formulée avec un verbe d'action à l'infinitif (« permettre de… », « assurer… ») est correcte. Évite « le moteur doit tourner » : ce n'est pas une fonction mais une solution.
Les 5 pièges classiques
- Confondre besoin fonctionnel et solution technique.
- Oublier les niveaux chiffrés des critères.
- Mélanger fonctions principales et fonctions contraintes.
- Négliger les critères de validation (comment on vérifie).
- Ne pas relier chaque exigence à la chaîne d'énergie ou d'information concernée.
Pour aller plus loin sur la méthodologie générale du lycée, le réseau Allo Education propose aussi des ressources complémentaires sur Allolycee et des fiches pour préparer le bac sur Allobac.
6. Conclusion : fais du cahier des charges ton allié
Le cahier des charges SI n'est pas un document administratif ennuyeux : c'est la carte qui guide toute ta démarche d'ingénieur. Si tu maîtrises sa structure (besoin, analyse fonctionnelle, critères, niveaux, validation) et que tu sais le relier aux chaînes d'énergie et d'information, tu gagnes des points à chaque sujet de bac.
Entraîne-toi régulièrement sur des systèmes concrets, garde ta checklist sous les yeux, et n'oublie jamais : une exigence sans critère mesurable n'existe pas. À toi de jouer — et bon courage pour ta préparation !
