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Lavoisier

I.S.B.N.sans
230 pages

p. 135 à 154
doi: en cours

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Volume 5 2001/3-4

Discipline > Revue > Sommaire > Article

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Vers une chaîne XAO intégrée pour une conception centrée sur l’homme

Contribution des documents numériques

Samuel Gomes Jean Claude Sagot Equipe de recherche en ergonomie et conception (ERCO)Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM)Rue du Château, F-90010 Belfort cedex

Résumé de l'article

Positionné dans un contexte d’ingénierie concourante, cet article présente une chaîne XAO intégrée pour une conception centrée sur l’homme. Ainsi, dans un environnement de conception collaborative, nous montrons, en nous reposant sur de nouvelles méthodes et outils informatiques qui permettent d’intégrer la simulation virtuelle avec mannequins numériques, qu’il est possible de coconcevoir le projet, le produit, le process et les activités associées. Cette approche, qui s’appuie sur des « objets intermédiaires de conception » de type documents numériques, reste applicable sur l’ensemble du cycle de vie du produit, de l’étude de faisabilité jusqu’aux phases finales qui s’intéressent au recyclage du produit.Mots-clés : ingénierie concourante, conception centrée sur l’homme, mannequin numérique, sgdt, maquette virtuelle, collecticiel, document numérique. Situated in the concurrent engineering field, this paper presents an integrated Computer Aided chain for Human-centered design. By using specific methods and software tools, integrating digital mannequin simulation into a Computer Supported Collaborative Workshop in design, we show that it is possible to develop the project, the product, the process and the associated activities. By using design "mediating objects" based on digital documents, this approach can be applied to the whole product life cycle from feasibility study to product recycling phases.Keywords : Concurrent engineering, Human-centered design, Digital Mannequin, PDM System, Digital Mock-Up, CSCW, Digital document.

Plan de l'article

• Introduction

• Modèle de données de conception et documents numériques

• Outils XAO développés

— L’application métier MANERCOS

— L’environnement de conception collaborative ACSP

• Contribution du document numérique dans notre démarche de conception centrée sur l’homme

• Conclusions

• 8. Bibliographie

1. Introduction

Dans notre environnement économique à faible croissance et à forte concurrence, l’avance technologique est importante, mais très souvent ne suffit pas (Sagot, 1999). Plus que jamais, les entreprises doivent innover dans des domaines d’activités de plus en plus larges. Elles se doivent ainsi de proposer de nouveaux produits afin de pérenniser leurs activités. Concevoir un produit est devenu un acte stratégique, qui a bien entendu des dimensions économiques et technologiques, mais aussi politiques, éthiques et sociales (Garro, 1997).

Face à ce défi, de nouvelles organisations industrielles sont apparues, connues sous le nom « d’ingénierie collaborative, concourante (Solhenius, 1992), simultanée (Bocquet, 1998), distribuée (Brissaud et al., 1998) ou intégrée (Tichkiewitch et al., 1995) ». Très rapidement, cette démarche, définie comme une approche organisationnelle tendant vers la conception simultanée, intégrée des produits, de leurs méthodes et de leurs procédés de fabrication, permet d’améliorer la qualité des produits, de réduire les coûts et les délais de conception (Bossard, 1997). Les entreprises mettent ainsi sur le marché de bons produits, des produits qui techniquement fonctionnent bien, et ceci, dans des délais de conception de plus en plus courts.

Pour être compétitif, faire un bon produit est nécessaire, mais malheureusement pas suffisant. Il convient aussi, de faire le bon produit, c’est-à-dire le produit qui correspond aux réels besoins et attentes des utilisateurs (Sagot et al. 1998). Aujourd’hui, la compétitivité s’appuie non seulement sur la réduction des délais de conception, la baisse des coûts et la rationalisation de la production, mais aussi sur la qualité et la valeur d’usage des produits (Mallein et al., 1996). Confort d’usage et simplicité d’emploi font souvent la différence entre deux produits similaires, les utilisateurs ne s’y trompent pas. L’amélioration du confort d’usage des produits est dès lors un « plus » concurrentiel que les entreprises ont, depuis quelques années, bien compris. Ainsi, la prise en compte des facteurs humains dans la conception de produits, à travers l’ergonomie, est devenue une approche qui a fortement enrichi la démarche d’innovation. On parle ainsi de plus en plus de conception anthropocentrée (Rabardel, 1995 ; Sagot, 1999), voire d’ingénierie centrée sur l’homme (Eurosyn, 1997).

Dans ce contexte, l’acte de conception est devenu plus que jamais interdisciplinaire (Tichkiewitch, 1998), traduisant ainsi le rôle déterminant que doit jouer le chef de projet. Lui revient ainsi la tâche de coordonner, en termes de qualité, performance, coûts, délais, etc., l’ensemble des tâches du groupe. Comme le soulignent (Jeantet et al., 1996), l’idée de conception « simultanée » ou « intégrée » conduit à associer au processus de conception l’ensemble des acteurs ayant compétence pour intervenir aux différents moments et sur les différents aspects de ce cycle de vie, et à travailler autant que possible simultanément et de façon concourante.

Il est clair que ces nouvelles formes d’organisation passent en premier lieu par l’étroite coordination des différents acteurs métiers travaillant sur un même projet (ingénieurs, ergonomes, designers, etc.). Elles impliquent également la collaboration, souvent distante, entre plusieurs groupes de travail lorsque les entreprises sous-traitent certaines de leurs activités en vue de renforcer leurs domaines d’expertise (Bossuet et al., 1997). Elles nécessitent aussi la centralisation des productions individuelles afin de capitaliser les connaissances entreprenariales (Karsenty, 1999).

Face à ce défi, les entreprises se sont dotées de nouveaux outils informatiques (infrastructures réseau, plates-formes matérielles et logiciels) leur permettant d’échanger, de gérer, de capitaliser, etc., leurs données, documents, informations et connaissances. Cette nécessaire évolution est liée au fait que les entreprises sont envahies de documents papier : documents techniques, administratifs, commerciaux, comptables, courriers, factures, etc. Il en résulte : des coûts de stockage importants, des pertes de temps en recherche mais aussi des pertes d’informations, conduisant très souvent à recréer l’existant, des délais de validation de plus en plus longs, une multiplication de photocopies et de tirages de dossiers, la difficulté de constituer un dossier exhaustif des documents d’un projet, la circulation de documents souvent non validés, voire même la diffusion non contrôlée de documents confidentiels, etc.

Dès lors, les entreprises s’équipent de plus en plus d’outils de type bases de données classiques (relationnelles, objet…), bases de données spécialisées (SGDT, systèmes de gestion de données techniques (Tollenaere, 1998), ERP, Entreprise Ressource Planning), système de gestion électronique de documents (GED) afin de mieux gérer leurs données, informations et documents. Ces outils permettent également de faciliter la coopération et la collaboration entre les différents acteurs métiers du projet, nécessaires à la bonne conduite du projet.

Par ailleurs, comme nous avons pu le souligner, de nombreuses entreprises ont bien compris l’intérêt d’enrichir leur démarche d’innovation à travers une meilleure prise en compte des facteurs humains dans la conception. Certaines entreprises se sont ainsi dotées d’outils informatiques, permettant par exemple de reproduire des comportements humains physiques à partir de mannequins numériques, afin de mieux étudier la fonction d’usage du produit. Bien que décrits par de nombreux auteurs dans la littérature, en accord avec la revue faite par (Das et al., 1995), ces mannequins restent assez peu utilisés dans le monde du travail car ne communiquant pas assez, voire pas du tout, avec les autres outils précédemment cités, rendant dès lors difficile leur utilisation dans un contexte d’ingénierie concourante.

Conscient des difficultés évoquées, nous nous proposons, dans la présente communication, de fournir quelques repères méthodologiques pour une conception collaborative et concourante du projet, du produit, du process et des activités d’utilisation, de fabrication, etc., associées. L’originalité de notre travail est d’avoir pu concrétiser notre démarche sous la forme d’un modèle de données de conception auquel il est possible d’associer différents documents numériques. Ce modèle de données est ensuite rendu opérationnel sous la forme d’outils XAO (outils assistés par ordinateur) d’aide à une conception centrée sur l’homme. Il s’agit, en particulier de l’outil mannequin numérique MANERCOS (module d’analyse pour l’ergonomie et la conception de systèmes) interagissant avec l’outil de conception collaborative ACSP (atelier coopératif de suivi de projets) que nous avons également développé.

Les méthodes et outils XAO ainsi développés s’appuient largement sur les documents numériques comme support de coopération entre les différents acteurs métiers impliqués dans le processus de conception. Relevant des sciences pour l’ingénieur et des sciences humaines et sociales, les actions de recherche réalisées s’inscrivent dans un contexte de conception collaborative, concourante et intégrée des produits ainsi que de leurs méthodes et procédés de fabrication. L’originalité de cette recherche interdisciplinaire est d’avoir pu intégrer l’étude de la fonction d’usage dans le processus de conception de produits et des process associés en s’appuyant, en particulier, sur les documents numériques issus de l’analyse ergonomique conduite sur le terrain ainsi qu’en séance de créativité sur maquette numérique. Ces documents numériques constituent, dans ce contexte, de véritables supports de coopérations entre les différents acteurs métiers.

2. Modèle de données de conception et documents numériques

L’expérience acquise dans différents projets industriels, que ce soit dans le domaine des transports (Lebouar et al., 2001 ; Sagot et al., 2002) ou celui de l’industrie manufacturière (Sagot et al., 1996), a montré la réelle nécessité de développer des méthodes et des outils XAO d’aide, d’une part, à une meilleure coopération entre les différents acteurs métiers impliqués dans un projet et, d’autre part, à l’étude et à la conception de la fonction d’usage du produit et des moyens de production associés. Ainsi, concernant la prise en compte des facteurs humains dans le processus de conception, les résultats obtenus ont montré la nécessité d’intégrer très tôt le composant humain, dès l’analyse des besoins jusqu’à l’industrialisation du produit, de façon à concevoir des produits adaptés et adaptables (Rabardel, 1995). Nous avons pu ainsi montrer que l’ergonome peut aider le concepteur, tout au long du processus, à évaluer les conséquences de ses choix de conception, en termes de sécurité, de santé et d’efficacité, et ceci à partir de supports de coopération, aussi appelés « objets intermédiaires de la conception » (Jeantet, 1998 ; Vinck et al., 1995). Ces objets intermédiaires sont des objets produits ou utilisés au cours du processus de conception (textes, schémas, plans, maquettes, etc.). Ils permettent, d’une part, de représenter les choix de conception effectués ainsi que la future apparence du système. Ces objets constituent, d’autre part, un lieu de médiation et de coordination entre les différents acteurs de la conception (Boujut et al., 1998).

Notre réflexion s’est centrée sur des objets intermédiaires de conception de type documents numériques. En effet, il s’agit en premier lieu de considérer les documents numériques traditionnellement utilisés par les concepteurs, tels que, par exemple, les documents CAO permettant de visualiser la géométrie du produit ou du process. Il s’agit également de créer et de diffuser au sein de l’équipe projet des documents numériques traduisant la fonction d’usage du produit ou du process, tels que par exemple, ceux capables de mettre en scène des scénarios simulant des comportements physiques d’utilisation ou de fabrication, à partir de mannequins numériques. De tels documents doivent être, de notre point de vue, associés à un modèle de données structuré, assurant une bonne intégration des métiers et ainsi une meilleure coopération entre les différents acteurs impliqués dans le processus de conception.

Différents auteurs ont proposé des modèles de données permettant de modéliser l’acte de conception et de conserver cet aspect coopératif entre les différents acteurs susceptibles d’intervenir dans la conception du produit. Ces modèles sont associés à des méthodes de conception qui, tout en restant dans la philosophie de l’ingénierie concourante, ont leurs propres particularités (Roucoules, 1999). Nous pouvons citer l’approche axiomatique dont une des spécificités est de proposer un modèle de conception découpé en différents mondes : le monde du client, le monde du concepteur et le monde de la fabrication. Comme l’illustre la figure 1, chaque monde comprend un ou plusieurs domaines : le domaine client, le domaine fonctionnel, le domaine physique, le domaine des spécifications process et le domaine process, l’acte de conception étant assuré par la propagation des paramètres de conception entre ces différents domaines (Suh, 1988 ; Solhenius, 1992 ; Suh, 1999).

Figure 1

La conception divisée en mondes et en domaines (Solhenius, 1992)

IMGIMGLa conception divisée en mondes et en domaines (So...IMGIMF

Nous pouvons également évoquer le modèle produit multivues pour la conception intégrée de systèmes mécaniques (Tichkiewitch et al., 1995). Ce modèle, qui se veut persistant, abstrait et utilisable par les applications de définition de systèmes, définit la structuration et l’association des éléments (composants) d’un système en définissant leurs interfaces (liens) avec le milieu extérieur. L’association entre éléments est assurée sous forme de liaisons (relations) par l’intermédiaire des interfaces (figure 2). Afin de rendre ce modèle produit opérationnel, trois règles viennent compléter les concepts de base énoncés précédemment : la décomposition, la substitution et la représentation multivues du produit (vue ossature, vue géométrique, vue usinage, vue assemblage, etc.).

Figure 2

Extrait du modèle produit représentant les liens et les relations entre deux composants d’une boîte de vitesse (Tichkiewitch et al., 1995)

IMGIMGExtrait du modèle produit représentant les liens e...IMGIMF

Le modèle de données que nous avons développé et qualifié, sur la base des travaux de la littérature, d’orienté objet (Rumbaugh, 1995 ; Gomes et al., 2000), combine la vision transversale du modèle de la conception découpé en mondes et en domaines, à la vision générique et globale préconisée par le triangle systémique (Le Moigne, 1977). Notre modèle considère la conception comme un réseau de domaines de conception en interaction tels que : le domaine du projet, le domaine du produit, le domaine du process, le domaine des activités, etc. (figure 3). Chacun de ces domaines de conception, en tant que système à part entière, peut être observé selon au moins trois points de vue (ou aspects) en interaction :

le premier point de vue, dit ontologique (ou aspect structurel), considère le système dans sa structure. Il est perçu comme un ensemble d’objets agencés, comme « étant quelque chose », c’est le point de vue de « l’être » du système ;
le second point de vue, dit phénoménologique (ou aspect fonctionnel), considère le système dans sa fonction. Il est perçu comme agissant, comme « faisant quelque chose », c’est le point de vue du « faire » du système ;
troisième point de vue, dit génétique (ou aspect dynamique), considère le système dans son évolution temporelle. Il est perçu comme « se modifiant au cours du temps », c’est le point de vue du « devenir » du système.

Figure 3

Modèle de données orienté objet, comprenant plusieurs points de vue (ou aspects) appliqué à plusieurs domaines de conception (Gomes et al., 2000)

IMGIMGModèle de données orienté objet, comprenant plusie...IMGIMF

D’autres points de vue spécifiques peuvent également être considérés, tels que le point de vue géométrique (caractéristiques et positionnement spatial du système) ou le point de vue physique (lois de comportement du système), et ceci, dans des domaines de conception bien spécifiques. En effet, de tels points de vue peuvent être envisagés dans le domaine de conception du produit, voire du process, comme le propose déjà le modèle produit multivues de conception intégrée présenté précédemment.

Dans le cadre des travaux présentés, nous avons choisi d’implémenter, dans un système de gestion de base de données, uniquement la structure générique du modèle de données (points de vue structurel, fonctionnel et dynamique) les autres points de vue (géométrique, physique, etc.) étant pris en compte par l’intermédiaire de documents numériques. En effet, au fur et à mesure de l’avancement du projet de conception, les données ainsi structurées (composants du produit, tâches du projet, architecture du process, activités de montage, etc.) sont renseignées par les acteurs métier, puis enrichies à l’aide de documents numériques traditionnels (documents bureautiques, CAO, etc.), mais aussi à l’aide de documents spécifiques à la conception de la fonction d’usage (documents bureautiques, simulation en réalité virtuelle avec mannequin numérique, etc.) constituant in fine de réels supports d’aide à la coopération en conception.

3. Outils XAO développés

En ce qui concerne les outils XAO développés, il s’agit, comme déjà évoqué :

du mannequin numérique MANERCOS : module d’analyse pour l’ergonomie et la conception des systèmes, application métier de type IPAO (ingénierie des processus assistée par ordinateur) dédiée à la conception de la fonction d’usage du produit et des process associés (Gomes, 1999) ;
du collecticiel ACSP : atelier coopératif de suivi de projet, environnement logiciel de conception intégrée de systèmes mécaniques destiné à permettre une meilleure coopération entre les différents acteurs métier impliqués dans le processus de conception (Gomes et al., 1999).

L’utilisation de ces deux outils informatiques, en interaction avec les logiciels traditionnels utilisés par chaque acteur métier, contribue à la mise en œuvre d’une chaîne XAO intégrée pour une conception réellement centrée sur l’homme, qu’il soit utilisateur (fonction d’usage du produit), opérateur des moyens de production (activités de fabrication), voire acteur métier du projet ou encore chef de projet.

3.1. L’application métier MANERCOS

Le module d’analyse pour l’ergonomie et la conception des systèmes (MANERCOS) est une application métier intégrée dans un logiciel existant de type CAO. Cette application métier, développée en langage orienté objet (C++), constitue le support logiciel de la démarche de conception de la fonction d’usage proposée (figure 4).

Figure 4

Exemple de deux documents numériques exploités par le logiciel MANERCOS. A partir du film vidéo réel, la démarche proposée permet de générer un film virtuel au format AVI reproduisant la gestuelle et la posture, observées en situation réelle

IMGIMGExemple de deux documents numériques exploités par...IMGIMF

Selon la méthodologie arrêtée, MANERCOS permet, dans un premier temps, d’évaluer en terme d’accessibilité, d’effort et de contrainte biomécanique, les activités gestuelles et posturales réelles d’utilisation ou de fabrication des produits ou moyens de production existants à partir de documents numériques de type films vidéographiques. Pour ce faire, les activités gestuelles et posturales réelles observées sont décomposées, sous forme de comportements élémentaires et de scénarios, puis transférées vers le mannequin numérique et analysées.

MANERCOS permet ensuite de mettre en scène certaines activités gestuelles et posturales futures souhaitables d’utilisation, de fabrication, pour lesquelles la sécurité est améliorée, le confort augmenté, la santé sauvegardée et l’efficacité du système homme-machine optimisée (figure 5). Pour ce faire, des techniques de modélisation (modèle objet, automate à états finis, etc.) et de simulation numérique du futur système homme-produit-environnement sont appliquées, en utilisant des mannequins anthropométriques 3D animés. Ces mannequins sont définis sous la forme de modèles géométriques : structure hiérarchique articulée et paramétrable, d’un point de vue cinématique, à partir de données anthropométriques et biomécaniques.

Figure 5

Exemples de deux documents numériques générés par le logiciel MANERCOS traduisant deux séquences d’activités futures souhaitables sur deux solutions proposées concernant une aide à la manutention

IMGIMGExemples de deux documents numériques générés par ...IMGIMF

A ce stade, les mêmes analyses ergonomiques que celles conduites sur le terrain, peuvent être menées pour évaluer en groupe de créativité sur maquette numérique (films virtuels au format AVI ou VRML), la fonction d’usage des différentes solutions proposées. Les différents documents multimédias ainsi créés, en tant qu’objets intermédiaires de conception, permettent de fédérer les représentations des différents acteurs du projet sur les futures situations d’utilisation, de fabrication, de maintenance, etc., du produit, en cours de développement. A ce stade de la conception, il s’agit maintenant de faire partager les documents obtenus sous MANERCOS à l’ensemble du groupe projet, c’est l’objectif du deuxième outil développé : l’ACSP.

3.2. L’environnement de conception collaborative ACSP

Le deuxième outil d’aide à la conception proposé est l’atelier coopératif de suivi de projet (ACSP). Cet atelier représente un environnement logiciel de conception coopérative distribuée centralisant différentes données relatives au projet de conception du produit, au process et aux activités qui leur sont associées. Positionné dans un contexte d’ingénierie concourante, la finalité d’un tel outil est de supporter le processus de conception préconisé en termes de coopération entre les différents acteurs de la conception : ingénieurs, décideurs, utilisateurs, opérateurs de fabrication, etc. L’ACSP est un système d’information, de type CSCW (Computer Supported Collaborative Workshop) synchrone et asynchrone, fonctionnant en milieu hétérogène, qui permet l’échange et le partage des données de conception.

En effet, doté d’une architecture de type client-serveur léger (figure 6), l’ACSP se présente sous la forme d’un serveur web relié à une base de données relationnelle qui exploite des documents multimédias propres aux domaines du projet, du produit (figure 7), du process et des activités (figure 8). Chacun de ces domaines est étudié en adoptant une vision orientée objet, vision explorant les points de vue fonctionnel, structurel et dynamique mais aussi les interactions entre ces différents aspects, en accord avec le modèle de données présenté précédemment (figure 3).

Figure 6

Architecture client-server de l’ACSP reliée à un systèmes de gestion de base de données (SGBD) par l’intermédiaire d’un serveur internet

IMGIMGArchitecture client-server de l’ACSP reliée à un s...IMGIMF

Figure 7

Exemple d’interface ACSP traduisant un document VRML associé à un article du produit (le composant piston d’un ensemble moteur)

IMGIMGExemple d’interface ACSP traduisant un document VR...IMGIMF

Figure 8

Exemple d’interface ACSP traduisant un document au format VRML de simulation d’une séquence d’activité de travail (document réalisé sous MANERCOS)

IMGIMGExemple d’interface ACSP traduisant un document au...IMGIMF

Par exemple, les données et les documents relatifs au domaine de conception du produit sont intégrés dans l’ACSP sous les différents aspects suivants :

aspect structurel (de quoi le système est constitué ?) : nomenclature du produit, assemblage de documents CAO constituant la maquette numérique produit, calculs-dimensionnement, plans, coûts, etc. ;
aspect fonctionnel fonction (quel service doit rendre le système et dans quelles conditions ?) : fonctions du produit, critères de valeur, etc. ;
aspect dynamique (comment le système évolue dans son cycle de vie et dans le temps ?) : mode de fonctionnement du produit, états, événements, transitions, etc.

L’originalité de l’ACSP par rapport aux environnements de type CSCW, existants dans le domaine de la conception, est de mettre à la disposition du groupe projet différentes données relatives à la fonction d’usage du produit et des process associés. Outre sa vocation de partage et d’échange de données de conception et de documents numériques issus des autres outils XAO, l’ACSP a aussi pour objectif de générer des documents numériques de synthèse projet servant à la capitalisation des données du projet : cahier des charges fonctionnel, cahier des charges concepteur, dossier produit, dossier de fabrication, etc.

4. Contribution du document numérique dans notre démarche de conception centrée sur l’homme

L’expérience acquise lors de l’utilisation de l’outil ACSP dans plusieurs projets industriels, nous a permis de mettre en évidence que l’essentiel des actions exécutées (création, modification et suppression) sur les données de conception de l’ACSP, concerne l’échange et le partage de documents entre concepteurs (figure 9). En effet, en tant qu’outil dédié à la recherche sur les activités de conception, l’ACSP est équipé de « capteurs » qui permettent d’enregistrer et de restituer différents résultats concernant les processus de conception mis en œuvre à partir de cet outil de travail collaboratif. Cette instrumentation de l’ACSP nous permet ainsi de suivre différents indicateurs tels que, par exemple :

le nombre de connexions et le nombre d’actions effectuées sur les données et sur les documents,
le parcours des acteurs du projet dans les différents domaines de conception,
l’évolution temporelle des actions (création, modification et suppression) sur les données et sur les documents.

Figure 9

Histogramme récapitulatif des différentes données et actions sur les données traitées dans l’ACSP. Les valeurs obtenues correspondent à une activité de 113 acteurs sur 18 projets pendant une période de 4 mois

IMGIMGHistogramme récapitulatif des différentes données ...IMGIMF

Ces résultats expérimentaux montrent qu’environ 30 % des activités réalisées à travers le collecticiel ACSP s’effectuent sur les documents. C’est pour cette raison que nous avons choisi de consolider dans l’ACSP le rôle central conféré aux documents en tant que vecteur d’échange et de coopération entre les différents acteurs métiers et, en particulier, entre ergonomes et ingénieurs.

La figure 10 illustre l’articulation entre nos deux outils développés MANERCOS et ACSP, en relation avec d’autres outils XAO plus traditionnels et plus spécifiques à chaque métier de la conception. Les flux entre ces différents outils sont, en particulier, assurés par des échanges de documents numériques en utilisant :

des formats natifs : il s’agit, par exemple, des fichiers CATPART issus du logiciel de CAO Catia ou des fichiers doc issus du logiciel de traitement de texte MS Word ;
des formats neutres : nous pouvons évoquer l’exemple des fichiers IGES ou STEP pour l’échange de données géométriques ou des fichiers RTF pour l’échange de données de type bureautique ;
des formats spécifiques adaptés à l’internet : il s’agit, par exemple, des fichiers HTML (HyperText Markup Language) pour les documents bureautiques ou VRML (Virtual Reality Modelling Language) pour les documents géométriques 3D, mais aussi des fichiers XML (eXtensible Markup Language) qui, dans notre cas, permettent une communication directe entre l’outil MANERCOS et la base de données de l’ACSP (figure 11).

Figure 10

Articulation entre les outils MANERCOS et ACSP, en relation avec quelques exemples d’outils XAO plus spécifiques à chaque métier de la conception

IMGIMGArticulation entre les outils MANERCOS et ACSP, en...IMGIMF

Figure 11

Exemple d’interface ACSP (domaine des activités) permettant de visualiser des données importées en XML depuis MANERCOS : exemple des caractéristiques anthropométriques d’une population d’utilisateurs ciblée

IMGIMGExemple d’interface ACSP (domaine des activités) p...IMGIMF

L’intérêt du format XML, en tant qu’évolution du format HTML, est de dissocier le contenu d’un document (données) de sa présentation (mise en page). Ce format permet aux utilisateurs de saisir ou de mettre à jour une seule fois un contenu tel que, par exemple, les dimensions anthropométriques d’un utilisateur d’un produit (stature, longueur de la main, hauteur illiospinale, etc.) sans se soucier de la présentation ou des traitements futurs. Il est ensuite possible de générer automatiquement de multiples présentations de ces données (en tableau, en texte suivi, etc.), avec éventuellement des tris, des réorganisations, etc. et ceci sur de multiples médias. En proposant un balisage spécifique à chaque document, indépendant de toute application, le format XML permet aux logiciels de traitement de comprendre et d’exploiter au mieux le contenu de ce document.

D’un point de vue opérationnel, les concepteurs sont amenés à enrichir la base de données gérée de l’ACSP en renseignant, en fonction de leurs responsabilités dans le projet et des règles de contrôle d’accès définies, différents formulaires de données et en y associant différents documents (figure 12).

Figure 12

Extrait de quelques données gérées par l’ACSP, couplées à des exemples formats de documents pouvant y être associés

IMGIMGExtrait de quelques données gérées par l’ACSP, cou...IMGIMF

Certains types de données de l’ACSP sont reliés à un cycle de vie permettant de gérer leurs différents états : En cours de définition, Validé, etc. (figure 13). Il s’agit, en particulier :

des tâches (domaine du projet) : les documents associés sont, par exemple, de type texte pour les comptes rendus de réunion ;
des produits et des articles (domaine du produit) : les documents joints sont, par exemple, de type modèles 3D pour caractériser la géométrie des pièces ;
des process et des machines (domaine du process) : les documents associés sont, par exemple, de type texte pour traduire une gamme d’usinage ;
des situations de vie et des utilisateurs types (domaine des activités) : les documents joints sont, par exemple, de type HTML pour les compte rendus d’analyses ergonomiques ou de type VRML animés pour les séquences de simulation issues de MANERCOS.

Figure 13

Schéma récapitulatif du cycle de vie associé aux données de type tâche, produit, articles produit, process, etc., permettant leur validation en fonction de la présence ou non de documents associés, ceux-ci ayant leur propre cycle de vie

IMGIMGSchéma récapitulatif du cycle de vie associé aux d...IMGIMF

Lorsqu’un acteur du projet associe un ou plusieurs documents à l’une de ces données (tâche, produit, article, process, etc.), celle-ci rentre dans un processus de validation automatisé, piloté par un pourcentage d’avancement (nombre de documents validés par rapport au nombre total de documents associés à la donnée). Par exemple, une tâche du projet comportant 3 documents validés parmi 4, sera pris en charge par le processus de validation automatisé et aura un pourcentage d’avancement de 75 %. Cette tâche passera de l’état En cours de définition à l’état Validé lorsque le pourcentage d’avancement sera de 100 %, c’est-à-dire lorsque tous les documents associés seront validés. Dans le cas où la tâche traitée ne disposerait par de documents, sa promotion à l’état Validé s’effectue manuellement par le chef de projet.

De la même manière, chaque document est soumis à un cycle de vie spécifique permettant de gérer ses différents états : Disponible, En cours de modification, A valider, A corriger et Validé (figure 13). Lorsqu’un acteur du projet associe un document CAO à un article du produit, ce document prend l’état Disponible. Si un deuxième acteur emprunte ce document, en le téléchargeant du serveur ACSP vers son poste local, pour y apporter des modifications, le document passe alors à l’état En cours de modification. Dans ce cas, le document en question ne peut plus être modifié par les autres acteurs, tant que celui-ci n’aura pas été restitué par la personne qui l’a emprunté. La mise en mémoire des différents cycles d’emprunt et de restitution des documents, qui matérialisent une partie du processus de coopération entre les différents acteurs, contribue à établir une traçabilité du processus de conception.

En parallèle, un suivi continu des écarts entre la date de validation prévue et la date courante, et ceci en lien avec l’état de chaque document, est effectué par un agent logiciel réactif. En appliquant une technologie de type multi-agents (Briot et al., 2001), cet agent assistant permet d’activer différents niveaux d’alerte au sein de a messagerie à destination des rédacteurs des documents en retard et du chef de projet.

7. Conclusions

Face aux difficultés de coopération souvent rencontrées entre les différents acteurs métier impliqués dans un projet de conception, nous avons proposé une démarche qui s’appuie sur la mise en œuvre d’une chaîne XAO intégrée pour une conception centrée sur l’homme. Cette démarche est basée sur un modèle de données de conception orienté objet, regroupant des domaines de conception et des vues, pouvant elles-mêmes être enrichies à l’aide de documents numériques (documents bureautiques, CAO, etc.). Cette démarche est également basée sur les outils MANERCOS et ACSP permettant de concrétiser et d’expérimenter les concepts proposés. En effet, quatre années d’application de notre approche, dans plusieurs projets industriels à fortes interactions avec l’utilisateur, nous ont permis de vérifier les apports en termes d’innovation d’une meilleure prise en compte de l’homme (utilisateur du produit, opérateur de fabrication, concepteur, etc.) dans le processus de conception. En s’appuyant sur les fonctions de l’ACSP permettant l’observation des activités des concepteurs, l’expérimentation conduite dans plusieurs projets a révélé le rôle central des documents numériques. En tant qu’objets intermédiaires de conception, ceux-ci ont constitué, de véritables vecteurs de collaboration entre les différents acteurs métiers, et en particulier entre ergonomes et ingénieurs en ce qui concerne la conception de la fonction d’usage du produit et des process associés.

L’intérêt de notre approche et des outils XAO développés est de favoriser une démarche qualité dans le processus de conception par :

une réelle circulation des informations conduisant à une meilleure implication des différents acteurs métier, même lorsqu’ils travaillent à partir de sites distants, et permettant ainsi une réduction des délais et des coûts de conception ;
une meilleure traçabilité des activités de conception effectuées dans le projet, et en particulier des opérations effectuées sur les documents numériques ;
une centralisation des informations dans une base de données unique, avec une gestion des accès, contribuant ainsi à une meilleure capitalisation et réutilisation des données et documents.

Cependant une telle approche ne s’effectue pas sans quelques difficultés, dans la mesure où elle s’accompagne de nombreux changements au sein de l’entreprise tant du point de vue technique, organisationnel, qu’humain. En ce qui concerne les aspects organisationnels et humains, il s’agit par exemple des problèmes classiques liés à la mise en œuvre d’une organisation par projet, impliquant plusieurs métiers : large partage de l’information au sein du projet, responsabilisation de chacun des acteurs, suivi d’indicateurs de type qualité, coûts, délais, etc. Concernant les aspects plus techniques on peut évoquer, à titre d’exemple, les problèmes de version de documents liés au manque de compatibilité entre les différentes mises à jour du même logiciel.

Ces différentes difficultés ouvrent des perspectives de recherche intéressantes que nous avons déjà commencé à explorer. Il s’agit par exemple :

de l’intérêt de rendre les outils développés plus réactifs en les dotant d’agents assistants réactifs et communicants (système multi-agents) permettant, par exemple, de prévenir les acteurs du projet en cas de retard sur certaines données, ou de les conseiller sur la base d’une comparaison effectuée entre plusieurs données, ou encore de se concerter entre agents assistants en vue de réaliser des actions communes ;
d’une plus large utilisation du format de document XML, permettant de dissocier au sein du même document, le contenu (données) de la présentation (mise en page), et permettant ainsi de s’affranchir des problèmes de version de logiciels. Dans notre cas, ce format est utilisé pour une communication directe entre MANERCOS et l’ACSP en termes de dimensions anthropométriques, de comportements élémentaires et de scénarios d’activités réalisés.

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