Conception et systémique Méthodologie de conception CP41 Méthodologies de conception Samuel GOMES (UTBM) samuel.gomes@utbm.fr Département GMC Laboratoire SeT-ERCOS

Processus de conception Définitions Invention Action de trouver, découvrir, mettre à jour une nouvelle idée, un nouveau phénomène, un nouveau concept Innovation (OCDE, Manuel de Frascati) : l’innovation est la transformation d’une idée en un produit vendable nouveau ou amélioré, ou en une nouvelle méthode de service social Elle couvre toutes les activités scientifiques, techniques, commerciales et financières nécessaires pour assurer le succès du développement et de la commercialisation de produits manufacturés nouveaux ou améliorés ou pour introduire une nouvelle méthode de service. Processus de conception

Processus de conception Définitions Processus d’innovation Processus de conception

Processus de conception Cycle de vie du produit Un produit naît, vit chez le client et meurt lorsqu’il est retiré du marché Maintenance USAGE Ce qu’il fait Production Marketing Processus de conception EXISTENCE Comment il est obtenu PRODUIT FONCTION Ce qu’il doit Bureau des méthodes Bureau d’études STRUCTURE Ce qu’il est

Processus de conception Définitions Conception la notion de ‘conception’ désigne des choses diverses et variées : philosophe artiste politique biologiste architecte …ingénieur ? sens étymologique : concept = « représentation mentale générale et abstraite d’un objet » (P.Robert) conception = « formation d’un concept, d’une idée dans l’esprit humain » (P.Robert) Concevoir = « capter » et « maîtriser » des idées La conception n’est pas l’exploit technologique à tout prix une recette de cuisine la créativité sans réalisme purement technique ou scientifique linéaire du problème vers la solution confortable Processus de conception

Processus de conception La conception, une problématique de résolution de problèmes, avec une boucle de rétroaction Rétroaction (feedback) (divergence) Analyse (convergence) Synthèse Problème Résultat Processus de conception

Processus de conception La conception, une problématique de résolution de problèmes, avec une boucle de rétroaction Application dans le cadre CP41 Rétroactions (feedback) Etude faisabilité (phase info) Cahier des Besoin + charges préliminaires Etudes Avants-projet Préconcepts Sujet initial détaillées Etudes Concept Maquette Proto Processus de conception

Processus de conception Définitions Projet (AFNOR, norme X50-105) : un projet est un processus, une action spécifique, nouvelle, qui structure méthodiquement et progressivement une réalité à venir, pour laquelle on n’a pas encore d’équivalent. Technologie (A.D. LITTLE) : ensemble de sciences, méthodes, procédés, savoir-faire techniques et de gestion constituant, à un moment donné, le fonds commun de connaissances nécessaires à la conception, la réalisation, la commercialisation de produits ou de services. (Dussauge & Ramanantsoa) : application concrète de connaissances scientifiques et techniques à la conception, au développement et à la fabrication d’un produit. Processus de conception

Organisation de l’entreprise Chaîne de valeur de l’entreprise Organisation et stratégie Développement technologique

Stratégie d’entreprise Démarche générale et outils méthodologiques de la stratégie d’entreprise Organisation et stratégie

De la conception routinière à l’innovation Processus de conception

Conception et systémique Le concept de système Le mot système dérive du grec "systema" qui signifie "ensemble organisé". Pour de nombreux auteurs, un système est un ensemble complexe d'éléments en interaction dynamique Le Moigne (1977), de son côté, considère le système comme "un objet qui, dans un environnement, doté de finalités, exerce une activité et voit sa structure interne évoluer au fil du temps, sans qu'il perde pourtant son identité unique... Il n'est peut-être pas inutilement redondant de répéter que tout système est constitué de nombreux éléments organisés d'une certaine manière et en interaction dynamique. Conception et systémique

Conception et systémique Le concept de système Le système peut être en général facilement identifié et reconnu (c'est-à-dire perçu et représenté, voire modélisé) par un ou, plusieurs observateurs pendant une période relativement longue. Comment différencier le système du "non-système"? PERIMETRE Quelles sont les parties du système? COMPOSANTS Quelles sont les relations entre ces parties? INTERACTIONS Quelles sont les fonctions des parties dans le système? FINALITE Comment s'établit et se maintient la cohérence du système? HOMEOSTASIE Comment s'organisent les relations entre le système et son environnement? RETROACTION Conception et systémique

Conception et systémique Le concept de système Le mot système dérive du grec "systema" qui signifie "ensemble organisé". Pour de nombreux auteurs, un système est un ensemble complexe d'éléments en interaction dynamique Conception et systémique

Conception et systémique La pensée systémique L'approche systémique parfois nommée analyse systémique est un champ interdisciplinaire relatif à l'étude d'objets complexes réfractaires aux approches de compréhension classiques. Face à ce type de problème, il est nécessaire d'adopter : une vision élargie du problème du simple composant vers le système global dans lequel il est intégré une démarche globale, en s'attachant davantage aux échanges (interactions) entre les parties (composants) du système qu'à l'analyse de chacune d'elles en raisonnant par rapport à l'objectif du système, à sa finalité (téléologie) en établissant les états stables possibles du système (homéostasie) Conception et systémique

Conception et systémique La pensée systémique Approche analytique Approche systémique QUI PROCEDE PAR ANALYSE ( décomposition , résolution ) DANS LA DEMONSTRATION QUI SE RAPPORTE A UN SYSTEME DANS SON ENSEMBLE OU QUI L'AFFECTE. Isole: se concentre sur le éléments Relie: se concentre sur les interactions entre les éléments Considère la nature des interactions Considère les effets des interactions S'appuie sur la précision des détails S'appuie sur la perception globale Modifie une variable à la fois. Modifie des groupes de variables simultanément. Indépendante de la durée: les phénomènes considérés sont réversibles. Intègre la durée et l'irréversibilité. La validation des faits se réalise par la preuve expérimentale dans le cadre d'une théorie. La validation des faits se réalise par comparaison du fonctionnement du modèle avec la réalité. Approche efficace lorsque les interactions sont linéaires et faibles. Approche efficace lorsque les interactions sont non linéaires et fortes. Conduit à un conception par discipline (juxta-disciplinaire). Conduit à une conception pluridisciplinaire. Conduit à une action programmée dans son détail Conduit à une action par objectifs Connaissance des détails, buts mal définis Connaissance des buts, détails flous Conception et systémique

Conception et systémique La pensée systémique Le principe de totalité exprime l'idée que les interactions entre les différents éléments d'un systèmes ne peuvent s'appréhender qu'au niveau de la totalité et non au niveau des éléments pris séparément Le principe d'interaction implique que chaque élément peut s'informer et agir sur l'état des autres Cas particuliers d’interactions : rétroaction positive ou rétroaction négative (feedback) + = Conception et systémique

Conception et systémique La pensée systémique Le principe d'homéostasie caractérise un système auto-régulé, c'est à dire capable de réagir à toute modification, d'origine interne ou externe, pour revenir à son état initial Le principe d'équifinalité indique qu'un même résultat peut être obtenu par des voies et conditions initiales différentes. Conception et systémique

La modélisation systémique Périmètre du système Interaction (Flux d’information) SYSTEME environnement1 Composant 1 Composant 2 Composant 3 Interaction (Flux de matière) Conception et systémique SOUS-SYSTEME Composant 5 Réservoir 1 Composant 6 Interaction (Flux d’énergie) environnement2 environnement3

Définitions liées à la modélisation systémique composant : entité constitutive du système réservoir : composant du système stockant de la matière, de l’énergie ou de l’information flux : transfert de matière, d’énergie ou d’informations sous-système : sous-ensemble du système environnement : entité extérieure au système paramètre : valeur qui est constante pour un cas ou un scénario étudié, mais qui pourrait varier pour des cas différents (ex., un taux de production) constante : valeur qui ne change jamais pour le système étudié (ex., constante gravitationnelle, point de gel de l’eau) variable : valeur qui change avec l’évolution du système (ex., le niveau d’eau dans un lac ; le débit d’une rivière) ; variable d’état (relié à une entité) ; variable de forçage (provient de l’extérieur du système) Conception et systémique

Différents niveaux d’évolution d’un système 1er niveau : le système est identifiable (INERTE) 2ème niveau : le système est actif : il "fait" (OPERANT) 3ème niveau : le système est régulé (REGULE) 4ème niveau :le système s'informe sur son propre comportement (INFORME) 5ème niveau : le système mémorise (A MEMOIRE) 6ème niveau : le système décide de son comportement (A DECISION) 7ème niveau : le système coordonne ses décisions d'action (VIVANT) 8ème niveau : le système imagine et conçoit de nouvelles décisions possibles et se réalise (HUMAIN) Conception et systémique

Différents niveaux d’évolution d’un système Système inerte : exemple d’un système de chauffage la bouillote à base de pierre ponce Conception et systémique Interaction (Flux d’énergie) Interaction (Flux d’énergie) SYSTEME

Différents niveaux d’évolution d’un système Modélisation systémique du système inerte : exemple d’un système de chauffage – la bouillote à base de pierre ponce Pierre de lave linge SYSTEME Périmètre du système : Phase chauffage de la pierre Énergie thermique T° = 1000°C Feu Conception et systémique Energie thermique T° = 70°C Pierre de lave linge SYSTEME Périmètre du système : Phase de chauffage de l’utilisateur Lit utilisateur Energie thermique T° = 70°C Atmosphère

Différents niveaux d’évolution d’un système Système opérant : exemple d’un système de chauffage – Poêle à bois SYSTEME Partie opérante Conception et systémique Interaction (Flux matière) Interaction (Flux énergie + matière)

Différents niveaux d’évolution d’un système Système opérant : exemple d’un système de chauffage – Poêle à bois Bâti SYSTEME Air ambiant Utilisateur Bois Périmètre du système Oxygène Foyer Feu Air extérieur CO2 + suies Énergie thermique T°=80°C T°=1000°C Conception et systémique

Différents niveaux d’évolution d’un système Système régulé : exemple d’un système de chauffage – radiateur thermostatique SYSTEME Système opérant Conception et systémique Interaction (Flux information T°) Système d’information Capteur + traitement Interaction (Flux énergie)

Différents niveaux d’évolution d’un système Système informé : exemple d’un système de chauffage – radiateur thermostatique, à fil pilote (EDF) SYSTEME Interaction (Flux information T° + tarif EDF) (Flux énergie) Système opérant Système d’information Capteur + traitement Conception et systémique

Différents niveaux d’évolution d’un système Système à base de mémoire : exemple d’un système de chauffage – radiateur thermostatique avec programmateur SYSTEME Interaction (Flux énergie) Système opérant Système d’information Capteur + traitement + mémoire (Flux information T°) Conception et systémique

Différents niveaux d’évolution d’un système Système à décision : exemple d’un système de chauffage – à base d’intelligence artificielle (innovation possible ?) SYSTEME Interaction (Flux énergie + information) (Flux énergie) Système opérant Système d’information Capteur + traitement + mémoire de décision (Flux information T°) Conception et systémique

Différents niveaux d’évolution d’un système Système vivant : exemple d’un système de chauffage – être vivant (invention ?) SYSTEME Interaction (Flux énergie + information) (Flux énergie) Système opérant Système d’information Capteur + traitement + mémoire de décision (Flux information T°) Conception et systémique

Processus de conception Définitions Connaissance Le concept de connaissance renvoie à la capacité de disposer d'une représentation mentale d'une réalité plus ou moins bien circonscrite, soit simplement informative, soit intégrant des modèles de compréhension ou de comportement plus ou moins élaborés Toute connaissance d'un objet au sens le plus large du terme implique ainsi de disposer de descripteurs, de valeurs et de relations, et va dans le sens d'une théorisation, qui tend à être partagée, soit par un groupe social, soit par la société toute entière. Processus de conception

Processus de conception Définitions Compétence (Maurice de Montmollin) : la compétence est l’ensemble stabilisé de savoirs et de savoir-faire, de conduites-types, de procédures standards, de raisonnements, donc de connaissances que l’on peut mettre en oeuvre sans apprentissage nouveau. La compétence se définit d’abord au niveau individuel : c’est la capacité pour un individu de mettre en oeuvre ses connaissances et de valoriser son savoir-faire dans un cadre professionnel, plusieurs expériences réalisées avec succès. C’est au niveau intermédiaire entre l’individu et l’entreprise que se construit ensuite la compétence collective, par interaction avec d’autres professionnels réunis dans le même service, le même atelier, la même équipe projet pour une réalisation commune. Processus de conception