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1 Proposition de mécanismes de versionnement et dagrégation des connaissances de domaine en conception de produits industriels Directeurs :Pr. Michel TollenaereG-SCOP/INPG.

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1 1 Proposition de mécanismes de versionnement et dagrégation des connaissances de domaine en conception de produits industriels Directeurs :Pr. Michel TollenaereG-SCOP/INPG Pr. Aref MaalejLASEM/ENIS/US Codirecteur : Dr Habib Ben Bacha LASEM/ENIS/US US Route de l'aéroport km Sfax Tél. : / Fax : URL : INPG, 46 Av. Félix Viallet, Grenoble Cedex Tel: / Fax : ENSGI

2 2 Contexte des travaux. Problématiques de la recherche État de lart Modèles de connaissance de MULTI Implémentation des opérateurs de C-K sur les modèles de MULTI Le versionnement. Les mécanismes de versionnement Agrégation des connaissances Évolution des versions de connaissances Cas détude : systèmes de climatisation de voitures automobiles. Conclusion. perspectives Plan de la présentation

3 3 Létude sinscrit dans une logique dingénierie concourante et de conception routinière, où de nombreux travaux de recherche tendent à proposer une intégration des connaissances et du savoir-faire, liés à un processus de conception. Les propositions du projet « Multi » [Menand 02] en font partie. Contexte des travaux

4 4 Ingénierie concourante Les concepteurs et les ingénieurs travaillent simultanément sur un produit pour le transformer de l'étape de concept à létape de prototype fonctionnel et à lui faire finalement une réalité d'affaires dans le plus court délai possible. temps de conception Paralléliser et synchroniser les tâches partager les connaissances et les ressources de conception formaliser les échanges et les décisions Améliorer la fluidité des échanges des connaissances

5 5 Les phases amont à la CAO 5 Conception véhicule Conception sous systèmes Conception organes Conception composants Réalisation composants Intégration composants Intégration organes Intégration sous systèmes Intégration & qualification véhicule STB STG STD STR Plan de tests Résultats fournisseur Schéma issu de l ingénierie système [PSA 99]

6 6 Typologie de la conception Conception Conception routinièreConception nouvelle Produit de complément de gamme Produit de remplacement Produit nouveau pour lentreprise Produit nouveau sur le marché Conception innovante Conception créative

7 7 Concepts existants (fournisseurs) Autres systèmes conçus Dimensionnement et intégration => conception routinière Système à dimensionner et à intégrer parmi d autres systèmes Consiste à choisir parmi plusieurs concepts établis, et paramétrer celui retenu tout en lintégrant dans le système La structure et les fonctions du produit sont connues au départ. Conception routinière

8 8 Problématique de la recherche Etudier les modèles de versionnement et d'agrégation de connaissances de domaine en conception de produits Elaborer une méthode qui mette en émergence la collaboration des acteurs en vue de construire dynamiquement un référentiel de connaissances. Les relations entre les acteurs sont peu formalisées. Les mécanismes de partage, dinteraction et de complémentarité dynamique des tâches difficile à définir. Difficulté de capitalisation des connaissances métier, réutilisation et maintenance (formalisation, consultation, Mise à jour…) Manque de systèmes de conception qui puissent être enrichis et modifiés pour prendre en compte de nouvelles technologies tout en réutilisant les concepts fonctionnels Risque de redondance des connaissances capitalisées dans le référentiel de connaissances Pas doutil de suivi de lavancement dun projet (processus et produit) et problèmes dans la traçabilité

9 9 Etat de lart Gestion, capitalisation et management des connaissances [Grundstein, Ermine, Breuker, Malvache… ] Dynamique des connaissances en conception => Lingénierie des connaissances [Tollenaere, Tichkiewitch, Dupinet, Eynard, etc.] => DEKLARE [Saucier, Vargas, Sellini, etc.] => Mémoire de projet [Ribière, Matta, Bekhti, etc.] => Théorie C-K [Hatchuel, Weil, Le Masson] MULTI et ses trois niveaux de connaissances [Tollenaere, Menand, Zouari] La gestion du versionnement => Versionnement dobjet [Van Leeuwen, Kim, Skarra, Talens, Oussalah, etc.] => Versionnement dontologies [Klein, Noy, Heflin, Compatangelo, etc.] => Versionnement de schémas de BD [Odberg, Franconi, Ferrandina, Bounaas, etc.]

10 10 Modèles de connaissances de MULTI Générique Domaine Projet Produit Processus Architecture instancié du produit & valeurs et état des paramètres & versionnement Historique de conception (processus instancié) & traçabilité & suivi de l avancement & retour d expérience Architecture du produit QFD & contraintes & situations de vie Modèle générique pour décrire un produit en conception Modèle générique pour décrire un processus de conception Processus de conception du domaine et connaissances sur les tâches 1 ère instanciation 2 ème instanciation

11 11 Composants RV Organes Composants Véhicule Sous systèmes véhicule Organes Composants... Conception véhicule Conception sous systèmes Conception organes Conception composants Réalisation composants Intégration composants Intégration organes Intégration sous système Intégration & qualification véhicule Modélisation des connaissances génériques sur le produit et le processus de conception Décrire le niveau générique des connaissances relatives à un produit et à un processus de conception. Produit : paramètres, articles, sous systèmes, caractéristiques, parties, contraintes... Processus de conception : tâches, acteurs, règles, rôles, conditions dexécution…etc. Premier niveau de connaissances est composé de fonction est identifié par> est associé à> Paramètre situation de vie Systèmes 1..* 0..* 1..* 1 catalogue est défini par> 0..* 1..* < est contraint par 1..* 1 Modèle de classes UML du 1er niveau

12 12 Modélisation des connaissances du domaine Décrire les connaissances propres et le mode dexécution du processus de conception pour un domaine technique spécifique Deuxième niveau de connaissances Fonctions à réaliser pour le domaine, le type dexigences, le processus de conception du produit, les situations de vie, les dépendances fonctionnelles des paramètres…etc.

13 13 Troisième niveau de connaissances Base de données : produit processus de conception d un projet Modélisation connaissances sur chaque projet pour un domaine -Décrire les connaissances du niveau projet. -Capture des résultats (paramètres) sur un projet donné. -Tracer lhistorique du déroulement du projet. Exigences propres au projet, les choix qui ont été retenus, les valeurs des paramètres, la durée de chaque tâche, les tâches réalisées et celles à faire, les versions des informations, les acteurs…etc.

14 14 Modèle de connaissances versionnées Bibliothèque des projets Bibliothèque de produits conçus représentation produit (projet v1) représentation produit (projet vN) Processus exécutés (procs_concept) processus concpt (projet v1)concpt (projet vN) Référentiels métier de domaine référentiel métier de domaine (produit) référentiel métier de domaine (prcs_concpt) modèle K produit (domaine N) modèle K produit (domaine 1) concpt (domaine N)concpt (domaine 1) modèle pocessusmodèle processus Modèle générique modèle processus de conception modèle produit

15 15 Implémentation des opérateurs de C-K sur MULTI Principe de la théorie C-K Co-construire le produit et les connaissances qui le supportent. Espace concepts (C) Espace connaissances (K) Conception Propositions qui ont un statut logique dun concepteur. Propositions qui nont aucun statut logique dans un espace K. Hatchuel A., Le Masson P., Weil B.

16 16 Les opérateurs de la théorie C-K CK KC Disjonction Partition/Spécification/Validation Conjonction Activer/Découvrir/Expérimenter Expansion par partition ou inclusion Expansion par déduction ou expérimentation Formulation dun concept Transformer un concept en connaissances Expansion par partition ou inclusion Décomposition ou regroupement de concepts Expansion par déduction ou expérimentation Acquisition de connaissances dans lespace K (consultation de bases de données, de plans dexpérience, dexpert,...etc.).

17 17 Disjonction : Enrichissement du modèle produit par des éléments de connaissances pour que le concept assure les fonctions requises tout au long de son CDV. Les connaissances (espace K) ajoutent de linformation à la classe article (espace C) pour lui permettre une meilleure compréhension. Project id_project Code Parameter_Instance id_param _inst Version Date_modif Value Raison_modif Tolerance_interval Friability_induce State Signal 0..* *1..1 Concern > Parameter 0..* * 1..1 Has >

18 18 Conjonction : Task Project Experience feedback 1..1 * * concerne Ressource de Agrégation de connaissances à partir danciens projets sous forme de ressources pour le processus de conception Les ressources peuvent être exportées à partir de consultation dexperts, dessais, de simulation, …etc. Réutilisation des connaissances relatives à un projet (espace C) pour enrichir la classe « tâche » (espace K)

19 19 Enrichissement du concept 307SE par des éléments de connaissance du processus de conception Enrichissement dun processus de conception par des retours dexpérience du concept 306 Exemple de disjonction/conjonction appliqué au système de climatiseur automobile (Zouari 07). Exemple partiel dune bibliothèque de projets

20 20 Expansion par partition ou inclusion Enrichir les modèles produit de domaine (espace K) par des éléments de connaissance en provenance du projet à concevoir (espace C). les sous concepts héritent des composants d'autres concepts ou regroupent des composants pour faire un concept plus spécifique. MULTI se base sur une approche systémique qui résulte du cycle en V de lingénierie système Article Name id_article Instance_Article id_inst_art Version Date modif Reason_modif State Signal * * iscomponentof a Le versionnement dobjet montre la partition ou linclusion des concepts

21 21 Expansion par déduction ou expérimentation Task id_task Code Parameter_Instance id_param _inst Version Date_modif Value Raison_modif Tolerance_interval Friability_induce State Signal 0..* *1..1 Has as entree Parameter 0..* * 1..1 Has > Linstanciation permet une auto expansion du référentiel de connaissance (espace K) Le versionnement des connaissances met en émergence lexpansion de K l'expansion des connaissances par déduction ou expérimentation résulte de leur instanciation.

22 22 Exemple dexpansion par partition appliqué au système de climatiseur Description dun concept par sa partition

23 23 Expansion du référentiel de connaissance à travers le versionnement Exemple dexpansion par déduction appliqué au système de direction assistée

24 24 Le référentiel de connaissances va voir apparaître de nouvelles connaissances (actualisation, enrichissement...) et des modifications sur les anciennes (expansion, restriction, changement...). Dans un environnement de conception routinière collaborative, les connaissances sont continuellement modifiées par les acteurs. Grande diversité de la connaissance, très difficile à gérer. Versionnement des connaissances Le versionnement

25 25 Versionnement : Etudier la capacité de contrôler des modifications et leurs conséquences requises enregistrer l'historique de l'information afin déviter la répétition (bouclage) des opérations ; permettre des changements de données sans références compromettantes aux versions précédentes de ces données ; permettre linspection et la comparaison des versions ; réutiliser des éléments de connaissances. Maintenir des versions d'information sert quatre objectifs : Définition et objectifs

26 26 Versions des classes : afin de tenir compte de l'évolution des classes, c.-à-d. les propriétés et les opérations qu'une classe contient peuvent être modifiées ou supprimées, voire de nouvelles propriétés peuvent être ajoutées Versions d'instances : afin de tenir compte des modifications des propriétés dans les instances. Deux types de versions sont possibles : Types de versions

27 27 Mécanismes de versionnement des K C C.v1 Cv1.1 C.v2 Cv2.1Cv2.2 Cv2.2.1Cv2.1.1Cv2.2.2 Alternatives Dérivée Arbre de versions Opérations sur les instances - Création d'une instance - Modification d'une instance - Suppression d'une valeur d'attribut - Suppression d'une instance Modèle de présentation des versions dinstance

28 28 C1 C1v1.0 C1v2.0 C1v2.1 C1v2.2 C2v1.0C2C2v1.1 Ci Version majeure Version mineure Civj.k Versions majeures : il y eu une modification importante au niveau des attributs de linstance de la classe (versions originales ou mères). Elle est créée pour un nouveau type du concept ou à lapparition dune nouvelle technologie. Versions mineures : créées à partir dune version majeure, elles héritent des attributs de la version majeure mais avec des valeurs différentes. Classification des versions de connaissances

29 29 Agrégation de connaissances projet en cours Bibliothèque des projets Bibliothèque de produits conçus représentation produit (projet X v1) représentation produit (projet Y vN) Processus exécutés (procs_concept) processus concpt (projet X v1) processus concpt (projet Y vN) modèle produit (projet v1) Processus de conception modèle processus concpt (projet v1) produits à concevoir Emprunter certains éléments de connaissances relatives aux produits déjà conçus et les intégrer dans les connaissances du produit en cours de conception. Agréger des parties des processus de conception déjà exécutés (tâches élémentaires de calcul sous forme de légende.xls MS, des ressources, etc.) et les intégrer entre les tâches dexécution dun nouveau processus de conception.

30 30 Principe de lagrégation des connaissances C1 C1.1 C1.1.1 C1.2 C1.2.1C1.2.2 C C2 C2.1 Evolution des versions issues dune agrégation de connaissances

31 31 Évolution des versions de K Cv2 Rv2.1 Rv2.2 Rv2.3 t1 t2t3 modifier Création dynamique de révisions à partir dune version de connaissances les révisions se créent au cours de lévolution dynamique du processus de conception à travers les modifications annotations Version Révision (version temporaire) C Cv1Cv2 R.v1 R.v2 R.v3 Cv2.1 t1t2t3t4t5 Créer Annoter Valider Modifier Temps Après validation, la révision sera enregistrée dans la bibliothèque de projet en tant quune version

32 32 Formulation du processus de conception Id_tâche paramètres dentrée Paramètres de sortie ActeurRessources Processus dexe. Condition dexe. Externe : paramètre utilisé uniquement pour cette tâche. Interne : paramètre issue de la sortie dune autre tâche. Partagé : paramètre dentrée pouvant être utilisé pour autres tâches. matrice dantériorité pour classer toutes les tâches sur le workflow T1 T4 T3 T2 T5 T6 T7 Paramètre externe Paramètre externe partagé Paramètre interne Paramètre interne partagé Exemple scénario dévolution du mécanisme de versionnement de connaissance

33 33 Créer T1 T13 T12 T11 annotation Modifier validation Versiontemporaire annotation validation Exemple dynamique

34 34 Cas détude : climatiseur de voiture Condenseur Compresseur Filtre déshumidificateur Évaporateur Détendeur Canalisations de liquide Canalisations de vapeur

35 35 Modélisation objet dun processus de conception de climatiseurs Tâche 1 Tâche 2 Tâche 3 Tâche n Processus de conception Calculer Dessiner Vérifier Choisir

36 36 Versionnement des processus de conception

37 37 Versionnement en fonction de paramètres déterminants Véhicule Petit V10 Grand V30 Petite cylindrée,cyl<1.2V11 Moyenne cylindrée,1.21.9V23 Grande cylindrée,1.6

38 38 Paramètre Système de climatisation Moto Compresseur V1 Compresseur attelé V2 P = 1 kW V1.1 P = 1 kW V2.1 P = 1,3 kW V2.2 P = 1,5 kW V2.3 R134a V1.1.2 R22 V1.2.1 R134a V1.2.2 R134a V1.2.1 CO2 V1.2.2 R134a V1.2.1 CO2 V1.2.2 Technologie ParamètreObjet R22 V1.1.1 Technologie Innovation par création dun concept Versionnement suite à une innovation ou une loi

39 39 Dynamique des connaissances au cours dun processus de conception (collaboration des acteurs) le responsable qui intervient au niveau du domaine le concepteur qui réalise les différentes tâches du processus de conception lacteur qui donne une vue densemble sur lavancement du projet

40 40 acteur_1 fiche_établir bilan outil calcul CD_cataloqueacteur_2 dimension nt canalisation acteur_3 DAO entrée_paramètres lancer_calcul paramètre_sortie choisir_compresseur caractéristiques_compresseur dimension_pression demander_paramètre diamètres_canalisation_BP_HP entrée_paramètre lancer_calcul paramètre_sortie demande_paramètre dessiner_circuit_fluidique longueur_circuit_BP&HP perte_charges demande_paramètres_appareil_annexes lancer_calcul paramètre_sortie choisir_appareil_annexes caractéristiques_appareils_annexes paramètres_appareils_annexes verifier_puissance puissance

41 41 Exemple de versionnement et dagrégation des connaissances Projet 307 Petite & vitres teintées V 1 Leg1.1.xls Grande V 2 Leg1.2.xls Grande & vitres teintées réconciliation ? paramètrePosition_feuille Leg1.21.xls Projet 407 Grande Petite article leg1.xls

42 42 DISKOVER un outil de conception par le versionnement des connaissances DISKOVER Recueillir les éléments concernant le processus de conception Recueillir les éléments concernant le produit Réutiliser les connaissances Consulter les tâches du processus et leur état Consulter les paramètres du produit Assister les acteurs dans le déroulement du processus

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51 51 Conclusion Les versions peuvent être créées soit en faisant des modifications sur les connaissances du processus de conception (nouvelle méthode de traitement) ou sur les connaissances du produit (nouvelle technologie). Des révisions peuvent être créées au cours de lexécution du processus de conception à travers les annotations et les validations entre les acteurs. Un troisième mode de création de version est dagréger des connaissances à partir dautres processus de conception ressemblant à celui en cours détude. Le but de créer des versions de connaissances est de faciliter leur réutilisation.

52 52 Perspectives Améliorer la performance de DISKOVER en tant quoutil daide à la conception Mettre en œuvre loutil DISCOVER sur plusieurs processus de conception Etudier la pertinence du modèles dans des contextes de conception non routinière. Etudier la pertinence du versionnement sur les processus de fabrication (conception intégrée)

53 53 Merci de votre attention Alaeddine ZOUARI


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