INPG, 46 Av. Félix Viallet , Grenoble Cedex

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1 INPG, 46 Av. Félix Viallet , 38031 Grenoble Cedex
Tel: / Fax : US Route de l'aéroport km Sfax Tél. : /     -   Fax : URL : ENSGI Proposition de mécanismes de versionnement et d’agrégation des connaissances de domaine en conception de produits industriels ****** Est-ce qu le titre de la thèse vas changer (étude des mécanismes de versionnement et d’agrégation de connaissances de domaine dans MULTI) - (proposition de mécanismes de versionnement et d’agrégation des connaissances de domaine en conception) Directeurs : Pr. Michel Tollenaere G-SCOP/INPG Pr. Aref Maalej LASEM/ENIS/US Codirecteur : Dr Habib Ben Bacha LASEM/ENIS/US

2 Plan de la présentation
Contexte des travaux. Problématiques de la recherche État de l’art 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 d’étude : systèmes de climatisation de voitures automobiles. Conclusion. perspectives

3 Les propositions du projet « Multi » [Menand 02] en font partie.
Contexte des travaux L’étude s’inscrit dans une logique d’ingénierie 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. ******J’ai ajouter ces phrases pour mettre en évidence les objectifs de MULTI, est ce que tu trouve que c’est utile?

4 Ingénierie concourante
Les concepteurs et les ingénieurs travaillent simultanément sur un produit pour le transformer de l'étape de concept à l’étape 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 Les phases amont à la CAO
Conception véhicule Conception sous systèmes Conception organes Conception composants Réalisation Intégration 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] 5

6 Typologie de la conception
Conception routinière Conception nouvelle Conception innovante Conception créative Produit de complément de gamme Produit de remplacement Produit nouveau pour l’entreprise Produit nouveau sur le marché

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

8 Problématique de la recherche
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, d’interaction et de complémentarité dynamique des tâches difficile à définir. Difficulté de capitalisation des connaissances métier, réutilisation et maintenance (formalisation, consultation, Mise à jour…) Etudier les modèles de versionnement et d'agrégation de connaissances de domaine en conception de produits Risque de redondance des connaissances capitalisées dans le référentiel de connaissances Pas d’outil de suivi de l’avancement d’un projet (processus et produit) et problèmes dans la traçabilité Manque de systèmes de conception qui puissent être enrichis et modifiés pour prendre en compte de nouvelles technologies tout en réutilisant les concepts fonctionnels

9 Etat de l’art  Gestion, capitalisation et management des connaissances [Grundstein, Ermine, Breuker, Malvache… ]  Dynamique des connaissances en conception => L’ingénierie 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 d’objet [Van Leeuwen, Kim, Skarra, Talens, Oussalah, etc.] => Versionnement d’ontologies [Klein, Noy, Heflin, Compatangelo, etc.] => Versionnement de schémas de BD [Odberg, Franconi, Ferrandina, Bounaas, etc.]

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

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

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

13 Troisième niveau de connaissances
Modélisation connaissances sur chaque projet pour un domaine    -Décrire les connaissances du niveau projet. -Capture des résultats (paramètres) sur un projet donné. -Tracer l’historique 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. <<Projet>> Peugeot 307 HDI Citroën C5 HDI Peugeot 206 CC <<Paramètre>> masse sur roue apports calorif. température Puissance frigo. pression maxi <<tâche>> Choisir_compresseur <<instance tâche>> n°1 << instance tâche >> n°2 n°3 n°4 n°5 Débutée le 29 mars à 10h Etat : à faire << instance paramètre>> n°1 =80 paramètre >> n°2 =85 =87 =122 Valeur =--- Dimensionner le détendeur Tracer_cycle_frigo_clim. A en sortie > Est associée à > Projet Instance paramètre Instance tâche Paramètre Tâche 1 1..* 0..* A en entrée > paramètre >> n°5 paramètre >> n°4 paramètre >> n°3 Base de données : produit processus de conception d ’un projet

14 Modèle de connaissances versionnées
Modèle générique Premier niveau de connaissance modèle processus de conception modèle produit Référentiels métier de domaine implémentation sur des domaines Dexième niveau de connaissance 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 pocessus modèle processus implémentation sur des projets Troisième niveau de connaissance Bibliothèque des projets Bibliothèque de produits conçus Processus exécutés (procs_concept) [Il est fondamental de bien expliquer ce transparent : c’est pourquoi je pense qu’il ne faut pas (encore) parler d’agrégation. Pour être plus clair, je parle de «  Référentiels métier de domaine »  et de « Bibliothèque des projets » Ensuite, on pourra parler d’agrégation en mettant en évidence les inter-relations entre « connaissances de domaine » différents.] ******c’est OK. représentation produit (projet v1) (projet vN) processus concpt (projet v1) concpt (projet vN)

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

16 C K C K Les opérateurs de la théorie C-K Formulation d’un concept
Disjonction Partition/Spécification/Validation C K Acquisition de connaissances dans l’espace K (consultation de bases de données, de plans d’expérience, d’expert, ...etc.). Décomposition ou regroupement de concepts Expansion par partition ou inclusion Expansion par déduction ou expérimentation Expansion par partition ou inclusion Expansion par déduction ou expérimentation C K Conjonction Activer/Découvrir/Expérimenter Transformer un concept en connaissances

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. 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 Has > Les connaissances (espace K) ajoutent de l’information à la classe “article” (espace C) pour lui permettre une meilleure compréhension.

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

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

20 Expansion par partition ou inclusion
MULTI se base sur une approche systémique qui résulte du cycle en V de l’ingénierie système Article Name id_article Instance_Article id_inst_art Version Date modif Reason_modif State Signal 1..1 1..* is component of a les sous concepts héritent des composants d'autres concepts ou regroupent des composants pour faire un concept plus spécifique. Enrichir les modèles produit de domaine (espace K) par des éléments de connaissance en provenance du projet à concevoir (espace C). Enrichir les modèles produit de domaine (espace K) par des éléments de connaissance en provenance du projet à concevoir (espace C). Le versionnement d’objet montre la partition ou l’inclusion des concepts

21 Le versionnement des connaissances met en émergence l’expansion de K
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 Has > l'expansion des connaissances par déduction ou expérimentation résulte de leur instanciation. L’instanciation permet une auto expansion du référentiel de connaissance (espace K) Le versionnement des connaissances met en émergence l’expansion de K

22 Description d’un concept par sa partition
Exemple d’expansion par partition appliqué au système de climatiseur Bien insister, ce sont des INSTANCES . En effet, les modèles UML ne permettent pas la définition dynamiques de classes. On peut trouver là ce qu’on cherchait , l’agrégation. ******OK Description d’un concept par sa partition

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

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

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

26 Types de versions Deux types de versions sont possibles :
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.

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

28 Classification des versions de connaissances
C1v1.0 C1v2.0 C1v2.1 C1v2.2 C2v1.0 C2 C2v1.1 Ci Version majeure Version mineure Civj.k Versions majeures : il y eu une modification importante au niveau des attributs de l’instance de la classe (versions originales ou mères). Elle est créée pour un nouveau type du concept ou à l’apparition d’une nouvelle technologie. Versions mineures : créées à partir d’une version majeure, elles héritent des attributs de la version majeure mais avec des valeurs différentes.

29 Processus de conception
Agrégation de connaissances 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 d’exécution d’un nouveau processus de conception. Agrégation des modèles projet en cours implémentation sur des projets Troisième niveau de connaissance Bibliothèque des projets Bibliothèque de produits conçus représentation produit (projet X v1) (projet Y vN) Processus exécutés (procs_concept) processus concpt (projet X v1) concpt (projet Y vN) modèle produit (projet v1) Processus de conception modèle processus concpt (projet v1) produits à concevoir

30 Principe de l’agrégation des connaissances
Evolution des versions issues d’une agrégation de connaissances

31 Évolution des versions de K
C Cv1 Cv2 R.v1 R.v2 R.v3 Cv2.1 t1 t2 t3 t4 t5 Créer Annoter Valider Modifier Temps Création dynamique de révisions à partir d’une version de connaissances Version Révision (version temporaire) Cv2 Rv2.1 Rv2.2 Rv2.3 t t2 t3 modifier Après validation, la révision sera enregistrée dans la bibliothèque de projet en tant qu’une version Après modification: ******La création d’un concept donne la version originale de ses connaissances elle est susceptible d’être modifiée donc versionnée. ******versionnement par adjonction ou restriction partielle des atributs: insertion de nouvelles technologie… les révisions se créent au cours de l’évolution dynamique du processus de conception à travers les modifications annotations

32 Formulation du processus de conception
Exemple scénario d’évolution du mécanisme de versionnement de connaissance Externe : paramètre utilisé uniquement pour cette tâche. Interne : paramètre issue de la sortie d’une autre tâche. Partagé : paramètre d’entrée pouvant être utilisé pour autres tâches. Formulation du processus de conception Id_tâche paramètres d’entrée Paramètres de sortie Acteur Ressources Processus d’exe. Condition d’exe. Paramètre externe Paramètre externe partagé Paramètre interne Paramètre interne partagé T1 T4 T3 T2 T5 T6 T7 Mettre sous « forme » SADT Fonction principale de la tâche : ressources et acteur arrivent du bas. ******ce que j’ai voulu montrer par le modèle SADT c’est la tâche et non l’acteur impliqué dans le processus de conception (à mon avis). matrice d’antériorité pour classer toutes les tâches sur le workflow

33   T1 Exemple dynamique T11 T12 T13 annotation validation annotation
Créer annotation Modifier validation validation   Version temporaire

34 Cas d’étude : climatiseur de voiture
Évaporateur Compresseur Canalisations de vapeur Détendeur Canalisations de liquide Condenseur Filtre déshumidificateur

35 Modélisation objet d’un processus de conception de climatiseurs
véhicule architecte responsable matériaux Q=K.A.(To - Ti) :règle :nature chaleur apport_murs Q kilo Joul T°&Hr ambiante :Param_externe Intensité_soleil diagramme psychro. :ressource Excel surface caractérise Conductivité thermique nécessite appliquée a a calculer apport_cal_interne concepteur climatiseur apport_cal_occupants Etablir le bilan thermique : tâche est composé réalise Choisir compresseur a comme tâche suivante Puissance frigorifique : Paramètre a comme sortie a comme entrée calculer apport_cal_externes apport_cal_murs Processus de conception Tâche 1 Calculer Tâche 2 Dessiner Tâche 3 Vérifier Tâche n Choisir

36 Versionnement des processus de conception
: tâche Choisir non polluant Choisir T° d’ébullition toxicité ODP : paramètre GWP A comme sortie> T° Choisir détendeur Choisir compresseur R 134a choisir réfrigérant Est compose de A comme tâche suivante> <A comme sortie instance tâche début: 11/10/02 fin: 15/10/02 état: en cours <a V. 3 raison: remplace R22 Prévention env. Version a> 307 HDI : plateforme 307 : projet Appartient a> %

37 Versionnement en fonction de paramètres déterminants
Véhicule Petit V10 Grand V30 Petite cylindrée, cyl<1.2 V11 Moyenne cylindrée, 1.2<cyl<1.6 V21 Moyen V20 Grande cylindrée, 1.6<cyl<1.9 V22 T. grande cylindrée, cyl>1.9 V23 Objet Paramètre : volume Paramètre : cylindrée Paramètre : 0

38 Système de climatisation
Versionnement suite à une innovation ou une loi 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 R V1.2.1 R134a V1.2.2 R134a V1.2.1 CO V1.2.2 Technologie Objet R V1.1.1 Innovation par création d’un concept

39 Dynamique des connaissances au cours d’un processus de conception (collaboration des acteurs)
Modifier Lire Valider Annoter Diffuser Créer Relation Tâche Rôle Responsable Expert Lecteur Auteur Coauteur Acteur Groupe Participant Version N° Paramètre Projet 1..n 0..n Est compose de Génère Instance paramètre le responsable qui intervient au niveau du domaine le concepteur qui réalise les différentes tâches du processus de conception l’acteur qui donne une vue d’ensemble sur l’avancement du projet

40 fiche_établir outil calcul CD_cataloque acteur_2 dimensionnt acteur_1
DAO bilan canalisation entrée_paramètres lancer_calcul paramètre_sortie choisir_compresseur caractéristiques_compresseur dimension_pression demander_paramètre diamètres_canalisation_BP_HP demande_paramètre demande_paramètres_appareil_annexes lancer_calcul paramètre_sortie choisir_appareil_annexes caractéristiques_appareils_annexes paramètres_appareils_annexes dessiner_circuit_fluidique longueur_circuit_BP&HP entrée_paramètre lancer_calcul paramètre_sortie perte_charges verifier_puissance puissance

41 Exemple de versionnement et d’agrégation des connaissances
Projet 307 Petite article leg1.xls Petite & vitres teintées V 1 Leg1.1.xls Grande V 2 Leg1.2.xls paramètre Position_feuille Leg1.21.xls Projet 407 Grande Grande & vitres teintées réconciliation ?

42 DISKOVER un outil de conception par le versionnement des connaissances
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 Conclusion Le but de créer des versions de connaissances est de faciliter leur réutilisation. 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 l’exécution du processus de conception à travers les annotations et les validations entre les acteurs. Un troisième mode de création de version est d’agréger des connaissances à partir d’autres processus de conception ressemblant à celui en cours d’étude.

52 Perspectives Améliorer la performance de DISKOVER en tant qu’outil d’aide à la conception Mettre en œuvre l’outil 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 Merci de votre attention
Alaeddine ZOUARI