Discussions relatives à l’expérimentation 2 P.P

Notre objectif était de valider notre deuxième hypothèse « H2 : Le choix des OICs impacte la qualité de la collaboration et les objectifs traités par les acteurs métiers durant la convergence. » Pour ce faire, nous avons conduit une expérimentation pour comparer l’apport du prototype virtuel et du modèle CAO durant des phases de convergence multidisciplinaire, en termes de qualité de collaboration entre les acteurs métiers et en termes d’objectifs réalisés. Pour compléter notre approche, nous avons proposé d’étudier l’impact sur cette hypothèse d’un facteur contextuel lié à la « phase du processus de conception considérée ».

 La première sous-hypothèse H2.1

« La qualité de la collaboration des acteurs métiers devrait être différente en fonction de l’OIC utilisé dans les phases de convergence multidisciplinaire sur le couple produit/usage. ». Cette sous-hypothèse a été vérifiée par une comparaison des scores attribués par les sujets, concernant des critères de qualité de collaboration, pour chaque OIC (le prototype virtuel et le modèle CAO). L’ensemble des résultats relatifs à cette sous-hypothèse de l’expérimentation sont présentés dans le tableau récapitulatif (Tableau 10). Nous indiquons notamment, pour chaque dimension étudiée, le critère considéré ainsi que le résultat de la comparaison entre le prototype virtuel et le modèle CAO.

Le Tableau 10 illustre le fait que la sous-hypothèse H2.1 est validée pour plusieurs critères de collaboration dans les trois dimensions considérées. En effet, les résultats relatifs à ces critères démontrent une différence significative entre le prototype virtuel et le modèle CAO. Concernant l’efficacité du travail collaboratif en groupe projet, les résultats obtenus ont affirmé que le

** * ** * 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% Architecture globale

Innovation Couleurs Textures

Occurrences % (Phase1 > Phase2) Occurrences % (Phase1 < Phase2) Occurrences % (Phase1 = Phase2)

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prototype virtuel a plus aidé les acteurs à comprendre le produit que le modèle CAO par l’acquisition de nouvelles connaissances relatives aux autres domaines d’expertise. Autrement dit, le prototype virtuel a plus aidé les acteurs durant les activités de synchronisation mentale définies par Karsenty et Falzon (1992) en fournissant ainsi un cadre de travail ouvert et compréhensible par les différents acteurs, et en valorisant les échanges et la communication interdisciplinaire. Cela a été également confirmé par le deuxième critère considéré. En effet, le prototype virtuel a plus aidé la discussion et l’échange d’idées entre les acteurs sur leurs objectifs, contraintes et solutions apportées. La visualisation immersive du prototype virtuel en 3D rend l’intention de chaque acteur plus facile à comprendre à travers une représentation commune accessible aux différents acteurs confirmant aussi les travaux de Mahdjoub (2007). Cela est confirmé également par d’autres études qui montrent une supériorité des conditions de travail immersives par rapport à des conditions sans immersion [Burkhardt, 2007]. Alexander et al. (2005) indique aussi que l’immersion peut jouer un rôle sur la quantité des informations acquises et les compétences. Adams et Lang (1995) observent par exemple une meilleure efficacité de la condition immersive sur l’apprentissage du pilotage d’un processus industriel, mais notent qu’elle découle probablement de la plus grande motivation des utilisateurs liées aux conditions immersives.

La réalité virtuelle immersive est identifiée, dans le domaine de la formation, comme un moyen qui valorise le traitement des informations et qui peut réduire les niveaux des efforts nécessaires pour assimiler les nouvelles informations [Wickens, 1992; Bliss et al., 1997]. De plus, la réalité virtuelle est bien reconnue comme une technologie interactive. Byrne (1996) a étudié l'effet de l'immersion et de l'interactivité sur l'apprentissage dans le domaine de la physique moléculaire ; l’auteur observe que seul le facteur interactivité du matériel a un effet positif.

Nous pouvons avancer, selon nos résultats, que le prototype virtuel a plus contribué que le modèle CAO à la motivation du groupe projet pour travailler ensemble dans les phases de convergence. Cela confirme des résultats déjà montrés dans le domaine de la formation. En effet, de nombreux travaux montre l’intérêt de la réalité virtuelle et des conditions immersives pour favoriser la motivation dans un contexte de formation [Bricken et Byrne, 1993 ; Psotka, 1995, Bliss et al., 1997]. Dans ce cadre, la motivation et l’engagement conscient [Salamon et al., 1991] proviennent de la nouveauté, l’interactivité, le réalisme, la coopération et l’immersion fournie par cette technologie [Psotka, 1995]. Nos résultats permettent d’élargir l’intérêt de la réalité virtuelle pour la formation au contexte de la collaboration en conception de produit.

Les résultats ne montrent aucune différence significative concernant le taux de propositions personnelles de changements sur le produit et le taux de participation effective de chaque acteur. Ce résultat est en accord avec les travaux de Garau et al., (2003). En effet, ces auteurs n’observent pas d’effet lié au dispositif immersif (visiocasque) ou semi-immersif (CAVE) sur le degré de présence des utilisateurs du dispositif immersif dans une tâche de résolution de problèmes en binôme.

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L’utilisation du prototype virtuel, a permis de faciliter la recherche et la proposition de nouvelles solutions par rapport au modèle CAO. Cependant, les résultats ne montrent de différence significative concernant les critères le consensus et la prise commune de décisions et l’occurrence de problèmes de collaboration. En effet, même si le prototype virtuel a pu améliorer les échanges dans le groupe projet, il n’existe pas de différence significative entre les deux OICs concernant ces deux critères de la qualité de la collaboration.

Concernant l’efficacité de la revue de projet, les résultats obtenus n’ont pas pu montrer une différence entre le prototype virtuel et le modèle CAO concernant l’efficacité perçue et le taux de validation des spécifications dans la session des revues de projet. Cependant, la contribution du prototype virtuel a été perçue, par les concepteurs, plus importante que celle du modèle CAO pour l’avancement du projet. La littérature ne donne pas de conclusion claire sur l’effet de l’immersion ou de l’interactivité sur la performance des utilisateurs (temps, exactitude, détection d’erreur, etc.) lors de la réalisation d’une tâche donnée. Ainsi, certains travaux montrent une absence d’effet sur les performances [Burkhardt, 2007]. A contrario, d’autres travaux montrent la supériorité des conditions non immersives, en ce qui concerne le nombre d’erreurs détectés, par rapport à l’utilisation de systèmes immersifs. Et dans d’autres cas, les systèmes immersifs sont plus efficaces en ce qui concerne le temps moyen de détection des erreurs [Bochenek et al., 2001].

Finalement, concernant les tâches et la compréhension monodisciplinaire du produit, il s’avère que le prototype virtuel a plus aidé les acteurs que le modèle CAO à comprendre le produit et à acquérir des connaissances spécifiques à leurs expertises métiers. Le prototype virtuel a permis notamment à chaque acteur d’évaluer, d’examiner et de voir de nouveaux éléments dans le cadre de son métier. Nous pouvons citer par exemple l’apport du prototype virtuel pour les ergonomes afin de mieux évaluer et de mieux tester l’usage du produit (en termes d’activité), ce qui n’était pas possible avec le modèle CAO fourni. Ici, cette différence peut s’expliquer par le fait que le modèle CAO tel que construit pour la revue de projet ne prenait pas en compte des informations permettant de juger l’activité d’utilisation du futur produit. Il est cependant connu que de telles solutions existent dans l’outil CATIA de Dassault Systèmes (Suite Delmia). L’utilisation du mannequin numérique dans l’environnement CAO, pendant les revues de projet, aurait pu combler peut-être ce manque. Plus généralement, les simulations par mannequin numérique permettent de définir et évaluer le futur usage du produit en termes d’activité gestuelle et posturale sur un plan biomécanique et anthropométrique [Abdel-Malek et al., 2006]. Ainsi, pour généraliser, la construction du modèle CAO et plus généralement de l’OIC devrait intégrer des informations permettant de représenter le produit et l’usage au sens large du terme selon toutes ses composantes comme défini dans notre état de la littérature.

180

Par conséquent, nous pouvons conclure que certains critères de qualité de collaboration vont dans le sens de notre sous-hypothèse H2.1. Plus spécifiquement dans notre cas, il est possible de noter que l’apport du prototype virtuel en termes de qualité de collaboration, dans les phases de convergence sur le couple produit/usage, est significativement plus pertinent que celui du modèle CAO (dans les conditions expérimentales définies). En effet, pour chaque différence significative le modèle CAO s’avère moins favorables que le prototype virtuel.

Dimension de collaboration

Critères associés OIC pertinent

Efficacité du travail collaboratif en groupe projet

Compréhension mutuelle du groupe projet Prototype virtuel Qualité des échanges multidisciplinaires Prototype virtuel Facilité de la recherche et de la proposition de nouvelles

solutions

Prototype virtuel

Taux de propositions personnelles de changements sur le produit

NS

Taux de participation effective NS

Consensus et prise commune des décisions NS

Motivation du groupe projet Prototype virtuel

Occurrences des problèmes de collaboration NS

Efficacité de la revue de projet

Efficacité perçue NS

Contribution à l’avancement du projet Prototype virtuel Taux de validation des spécifications NS

Tâches et compréhension monodisciplinaire

La compréhension monodisciplinaire du produit Prototype virtuel

Acquisition de nouvelles connaissances monodisciplinaire

Prototype virtuel

Tableau 10. Récapitulatifs des résultats relatifs à la première sous-hypothèse opérationnelle H 2.1 de cette expérimentation « La qualité de la collaboration des acteurs métiers devrait être différente en fonction de l’OIC utilisé dans les phases de convergence multidisciplinaire sur le couple produit/usage » [NS : résultat

non significatif]

 La deuxième sous-hypothèse de recherche H2.2

« Les apports de chaque OIC en termes de qualité de collaboration devraient être différents en fonction de la phase du processus de conception considérée (Phase des préconcepts vs phase de développement) ». Afin de vérifier cette sous-hypothèse, nous avons comparé les scores relatifs aux critères de qualité de collaboration des acteurs métiers entre les deux phases des projets (phase des préconcepts et phase de développement) pour chacun des deux OICs utilisés.

181

L’ensemble des résultats obtenus concernant le prototype virtuel ne démontre pas une différence significative, entre les deux phases de conception hormis pour deux critères : le taux de validation des spécifications et la compréhension monodisciplinaire du produit par les concepteurs relativement à leur propre domaine d’expertise. Les concepteurs ont ainsi plus validé des spécifications dans la phase de développement que dans la phase de préconcepts. Cela peut s’interprète par la nature des activités réalisées en phase de préconcept et de développement. En effet, en phase de préconcept les étudiants devaient valider un choix de solution. C’est plutôt dans la phase de développement que la validation des spécifications doit être faite de manière plus précise [Pahl et Beitz, 2007]. Concernant la compréhension monodisciplinaire, elle a été jugée comme meilleure dans la phase de développement avec le prototype virtuel. Durant cette phase, les étudiants ont eu un besoin plus important de comprendre le produit par rapport à leur responsabilité. Globalement, le peu de critères significativement différents ne nous permet pas de valider la sous-hypothèse H2.2 pour le prototype virtuel.

Les résultats obtenus concernant le modèle CAO ne démontrent pas de différence significative, entre les deux phases de conception, hormis pour deux critères : le taux de participation effective et la compréhension monodisciplinaire du produit par les concepteurs concernant leur propre domaine d’expertise. Il s’avère que la participation effective des concepteurs, dans les sessions de revue de projet, a été plus importante dans la phase des préconcepts que dans la phase de développement. De plus, le modèle CAO a permis une meilleure compréhension du produit relativement à leur propre expertise métier durant la phase des préconcepts. Globalement, les résultats ne permettent pas de valider la sous-hypothèse pour le modèle CAO.

De manière globale, les résultats relatifs au prototype virtuel et au modèle CAO ne permettent pas de conclure sur une différence significative entre les deux phases de conception. Par conséquent, la sous-hypothèse H2.2 ne peut pas être validée en l’état.

 La troisième sous-hypothèse de recherche H2.3

« Les objectifs réalisés des acteurs métiers devraient être différents en fonction de l’OIC utilisé dans les phases de convergence multidisciplinaire sur le couple produit/usage. ». Afin de vérifier cette sous-hypothèse, nous avons comparé les quantités de décisions, perçues par les acteurs, après chaque session de revue de projet, entre le prototype virtuel et les modèles CAO pour chacun de critères de conception considérés. De plus, nous avons complété les résultats, issus de ce premier test, par un deuxième test à la fin du projet où nous avons demandé aux concepteurs la pertinence des outils pour chacun des critères de conception considérés.

182

Les Tableau 11, Tableau 12 et Tableau 13 présentent respectivement un récapitulatif des résultats des deux tests réalisés pour les trois expertises métier : la conception mécanique, l’ergonomie et le design industriel. Chaque tableau présente les résultats significatifs de chaque test, indiquant l’OIC favorable pour chaque critère de conception. Nous pouvons noter que les résultats des deux tests ne sont pas contradictoires pour tous les critères de conception considérés. En effet, les deux tests ne montrent pas de résultats significatifs en faveur de deux OICs différents pour le même critère de conception.

Critères de conception mécanique

Retour après les sessions de revue de projet des quantités des décisions

Retour d’expérience sur la pertinence après la fin du projet

Architecture globale NS NS

Perception des fonctionnalités

Prototype virtuel Prototype virtuel

Modularité NS Prototype virtuel

Performance mécanique NS NS

Facilité d’assemblage NS Modèle CAO Possibilité de fabrication NS Modèle CAO

Sécurité NS Modèle CAO

Maintenance NS NS

Coûts de fabrication NS Modèle CAO

Tableau 11. Résultats de deux tests concernant la troisième sous- hypothèse de l’expérimentation pour les critères de conception mécanique (NS : résultats Non-Significatifs)

Critères d’ergonomie de conception

Retour après les sessions de revue de projet des quantités des décisions

Retour d’expérience sur la pertinence après la fin du projet

Efficacité NS Prototype virtuel

Utilité Prototype virtuel NS

Usage (au sens activité) Prototype virtuel Prototype virtuel Réponse aux besoins des

utilisateurs

Prototype virtuel Prototype virtuel

Scénarios d’usage Prototype virtuel Prototype virtuel

Innovation NS Prototype virtuel

Accessibilité Prototype virtuel Prototype virtuel Vision / Visibilité Prototype virtuel Prototype virtuel Charge physique NS Prototype virtuel

Charge mentale NS Prototype virtuel

Affordance Prototype virtuel Prototype virtuel Posture d’utilisation Prototype virtuel Prototype virtuel

Tableau 12. Résultats de deux tests concernant la troisième sous-hypothèse de l’expérimentation pour les critères en ergonomie de conception (NS : résultats Non-Significatifs)

183 Critères du design

industriel

Retour après les sessions de revue de projet des quantités des décisions

Retour d’expérience sur la pertinence à la fin du projet

Hauteurs Prototype virtuel Prototype virtuel Proportions Prototype virtuel Prototype virtuel Encombrement Prototype virtuel Prototype virtuel Formes Prototype virtuel Prototype virtuel

Couleurs NS Prototype virtuel

Style NS Prototype virtuel

Textures NS Prototype virtuel

Volumes Prototype virtuel NS

Qualité perçue NS NS

Tableau 13. Résultats de deux tests concernant la troisième sous-hypothèse de l’expérimentation pour les critères en design industriel (NS : résultats Non-Significatifs)

La sous-hypothèse H2.3 est validée pour la plupart des critères de conception considérés. En effet, les résultats des tests démontrent bien une différence significative pour la plupart des critères de conception (26 critères sur 30).

Lorsque l’on s’intéresse aux différentes classes de critères définies, concernant les critères de conception mécanique (cf. Tableau 11), le prototype virtuel est jugé plus adéquat pour traiter deux critères de conception : la perception des fonctionnalités et la modularité. D’autre part, le modèle CAO est plus approprié pour traiter : la facilité d’assemblage, la possibilité de fabrication, la sécurité, et les coûts de fabrication. En revanche, les résultats de deux tests n’ont pas fait apparaître de différence significative pour les critères : architecture globale, maintenance, performance mécanique. On retrouve ici la préférence des concepteurs pour leur outil support de travail habituel (CAO) afin de traiter les critères du domaine mécanique. Le choix de l’outil support est tout aussi important que celui de l’OIC. Quant au prototype virtuel, il est bien connu que la réalité virtuelle est utile pour les deux critères mis en évidence (fonctionnalité et modularité) [Mahdjoub et al., 2010]. Nous pouvons cependant être surpris par l’absence de différence significative pour le critère d’architecture globale qui peut lui aussi être bien traité par l’intermédiaire des outils de réalité virtuelle [Ottosson, 2002]. D’autre part, les résultats obtenus montrent de façon claire la préférence du prototype virtuel pour traiter tous les critères appartenant à l’expertise de l’ergonomie (cf. Tableau 12). Il est clairement montré que le prototype virtuel est plus utile selon les deux tests réalisés que le modèle CAO pour traiter les critères de conception relatifs au métier de l’ergonomie. Cela confirme des résultats déjà connus dans un contexte général où la réalité virtuelle est bien adaptée pour traiter de l’ergonomie de produits [Burkhardt, 2003 ; Fischer et Troussier, 2004; Fuchs et al., 2006 ; Mahdjoub, 2007 ; Mahdjoub et al., 2010 ; Al khatib et al., 2011a].

Finalement, concernant les critères du design industriel, les résultats montrent que le prototype virtuel est plus favorable que le modèle CAO pour traiter 8 des 9 critères de conception relatifs à ce métier.

184

En effet, la littérature montre que la réalité virtuelle est bien adaptée pour traiter les critères du designer industriel [Kattan, 2009 ; Dufresne, 2005]. Cependant, les deux tests ne démontrent aucune différence significative concernant le critère de qualité perçue. En effet, la qualité perçue demande un niveau de réalisme sur le prototype virtuel qui n’était pas atteint sur la plateforme Prevercos (rendu réaliste temps réel, rendu multimodal [Bouyer, 2007], visuel, audio, haptique… [Bordegoni et al., 2011]). Ici, les OICs tels que définis dans les expérimentations montrent leurs limites pour traiter ce type de critère subjectif. Des solutions existent aujourd’hui comme par exemple l’utilisation du logiciel 3DEXCITE DELTAGEN pour du rendu réaliste temps réel qui affiche des visualisations en 3D particulièrement réalistes avec une qualité incomparable [Deltagen, 2015]. Les outils support si ils avaient été disponibles auraient pu permettre d’obtenir un résultat significatif sur ce critère d’où l’utilité de bien définir les outils support.

 La quatrième sous-hypothèse H2.4

« Les apports de chaque OIC en termes d’objectifs réalisés devraient être différents en fonction de la phase du processus de conception considérée (Phase des préconcepts vs phase de développement) ». Nous avons comparé les scores des concepteurs, pour chacun des OICs et pour chacun des critères de conception considérés, entre la phase de préconcepts et la phase de développement.

Concernant le prototype virtuel, les résultats obtenus ne montrent une différence significative que pour 3 des 30 critères de conception considérés. En effet, le prototype virtuel a été plus utilisé dans la phase de préconcepts pour traiter les critères de conception suivants : la sécurité, les hauteurs et les proportions. Cependant, pour la majorité des critères de conception issus des trois métiers, les résultats ne font pas apparaître de différence significative entre la phase des préconcepts et la phase de développement. Globalement, le peu de critères significativement différents ne nous permet pas de valider la sous-hypothèse selon laquelle l’apport du prototype virtuel est significativement différent entre les deux phases de conception en termes de critères de conception traités. Une nouvelle fois, comme pour la qualité de la collaboration, ce facteur contextuel n’a pas d’influence significative pour le prototype virtuel.

Les résultats relatifs au modèle CAO ne démontrent une différence significative que pour 4 des 30 critères de conception considérés : architecture globale, innovation, couleurs et textures. Globalement, le peu de critères significativement différents ne nous permet pas de valider la sous-hypothèse selon laquelle l’apport du modèle CAO est significativement différent entre les deux phases de conception en termes de critères de conception traités.

Considérant les deux OICs, l’ensemble des résultats obtenus ne permet pas de valider la