Expression du besoin d’expérimentation

Un des problèmes de la conception des MES réside dans l’élaboration de cahier des charges incomplet, imprécis et difficilement compréhensible. L’Analyse Fonctionnelle semble être un moyen de palier ces manques car elle exige une démarche systématique qui tend vers une expression juste du besoin.

Dans l’ouvrage « Management de projet technique – Méthodes et outils » [CAZAUBON 97], la spécification technique du besoin (STB), document qui prolonge le cahier des charges fonctionnel, sollicite 4 types de références :

• • Les exigences fonctionnelles du produit, issues de l’Analyse Fonctionnelle externe

(AFE) ;

• • Les exigences de sûreté de fonctionnement, définies en termes de fiabilité, de

facilité de maintenance, de sécurité, de robustesse ;

• • Les exigences relatives à la conception (solutions techniques imposées,

composants normalisés à étudier, interface, …) ;

• • Les exigences relatives à la qualification et à l’acceptation du produit dans le cadre

des procédures visant à établir la conformité du produit défini par rapport au besoin spécifié et la conformité du produit réalisé par rapport au produit défini.

Le Cahier des charges fonctionnel constitue une première étape importante dans l’analyse du besoin. Il se limite à l’exposé des exigences fonctionnelles du demandeur.

4.2.1 Analyse Fonctionnelle du besoin

Si l’Analyse Fonctionnelle est la solution pour mieux exprimer le besoin, c’est parce qu’elle présente en réalité un processus qui associe des outils méthodologiques pour identifier les exigences du cahier des charges fonctionnel.

L’Analyse Fonctionnelle Externe débute par la détermination des fonctions de service. Pour cela, on utilise à priori la méthode des milieux extérieurs et des outils méthodologiques associés qui ont été diffusés par la société APTE. « Cette méthode est ancrée sur une vision systémique du produit à concevoir, considérée comme une « boîte noire » au centre d’autres systèmes/objets (on parle de milieux extérieurs) avec lesquels il est en rapport direct à un moment donné de son existence » [YANNOU 02a]. Cette méthode présente 5 phases : 1 L’expression et la validation du besoin fondamental

2 La détermination du cycle de vie du produit

3 La détermination des milieux extérieurs

4 La détermination des fonctions de service par l’outil « Pieuvre »

5 La caractérisation des fonctions de service.

L’analyse du besoin fondamental de MES nous oblige à répondre aux 3 questions :

A qui rend-t-il service ? Aux chercheurs et expérimentateurs dans le contexte d’un projet de recherche et développement.

Dans quel but développer le MES ? Réaliser une expérimentation. La validation du besoin en MES découle en réalité de la validation du besoin en expérimentation.

Sur quoi agit-il ? Le système physique à étudier. C’est la matière d’œuvre que le MES doit transformer.

Un MES, produit du type « système », exige une analyse des séquences et des états qui n’est pas un exercice facile, ni pour le concepteur, ni pour le chercheur. Pour faire cette analyse, les outils méthodologiques existants comme ceux proposés par APTE [LEMOIGNE 90]

s’appuient sur des procédés connus pour concevoir des systèmes de fabrication. L’utilisation de ces outils dans un contexte où les connaissances du processus (dans notre cas le

phénomène expérimental) sont une énigme, ne peuvent être conventionnelle.

La détermination du cycle de vie et des milieux extérieurs du MES est une phase simple et compliquée à la fois. Simple car la vie des MES est souvent courte, et prédéterminée par le chercheur. Simple également car son développement et sa destruction sont ceux d’un produit unitaire. La complication réside dans l’identification des éléments qui constituent

l’environnement du MES et qui se trouvent en situation d’interagir avec lui. Par manque de connaissances dans le domaine scientifique, le concepteur ne peut pas identifier tous les éléments du milieu extérieur qui interviennent dans le cycle de vie du MES. Le chercheur, par contre, n’est pas en position de réaliser cette analyse par manque de connaissances et de savoir – faire en conception.

Mais il est plus grave encore de constater que certains facteurs perturbateurs ne sont pas communiqués et donc pas mentionnés dans l’AF. Cet oubli concerne les facteurs perturbateurs qui proviennent de l’environnement des MES, qui interviennent sur le phénomène

expérimental et non pas directement sur le MES. Ainsi, la liste des éléments du milieu extérieur est donc loin d’être exhaustive, ce qui entraîne une identification incomplète des fonctions de service et de contrainte.

Pour un meilleur résultat de l’Analyse Fonctionnelle Externe, il est donc souhaitable d’avoir des outils méthodologiques « supports » de l’échange entre le concepteur et le chercheur afin d’obtenir les informations nécessaires pour une élaboration plus complète du cahier des charges.

L’imprécision dans l’expression du besoin des chercheurs n’est pas un cas particulier.

« L’expression du besoin du client est souvent présentée de façon générale, imprécise, et très optimiste. L’Analyse Fonctionnelle Externe exige une caractérisation des fonctions sous forme de critères d’appréciation. C’est une façon de déterminer les performances nécessaires au futur produit afin de satisfaire le besoin. YANNOU et son équipe ont proposé une analyse plus précise de la caractérisation des fonctions sous forme de courbes de satisfaction du client. Cette analyse permet l’enrichissement du cahier des charges par un modèle de satisfaction détaillé [YANNOU 99], [LIMAYEM 00]. En revanche, la répartition de ces critères à des fonctions finales (fonctions feuilles) dans l’arborescence n’est pas facile à valoriser » [YANNOU 98] et dans la plupart des cas, on se fie aux expériences.

La caractérisation des fonctions dans le développement des MES rencontre entre autre les difficultés liées à l’incertitude du comportement du système physique à étudier. Cette difficulté est inévitablement liée au fondement de l’expérimentation qui est l’étude du comportement de ce système.

Le problème du cahier des charges incompréhensible nécessite une meilleure traduction du besoin. La première étape de la méthode QFD vise à résoudre ce problème.

4.2.2 Quality Function deployment (QFD)

La technique de QFD (Quality Function deployment) permet d’intégrer la demande (ou le besoin) du client tout au long de la conception. « Il s’agit d’une méthode pour introduire la qualité dès le stade de la conception, afin de satisfaire le client puis de traduire les exigences des clients en objectifs de conception… » [AKAO 93, p. 3].

Le « diagramme de déploiement de la qualité demandée » permet de traduire et d’analyser les informations communiquées par les consommateurs sur les qualités qu’ils souhaitent. Pour mener à bien cette analyse, le concepteur doit acquérir certaines connaissances sur les consommateurs et le domaine d’utilisation du produit.

Dans le cas du développement des MES, le concepteur doit, dans une période très brève, acquérir les connaissances nécessaires dans un domaine pointu de la recherche qui n’est pas le sien. Même avec l’aide du chercheur, cet exercice reste une difficulté pour le concepteur, surtout quand, dans un champ très vaste de la recherche, on ne sait pas trier les connaissances nécessaires pour le développement du MES. C’est ici qu’on doit optimiser les échanges de connaissances nécessaires et suffisantes pour la conception de MES.

A côté des outils méthodologiques connus et normalisés comme l’Analyse Fonctionnelle et QFD, les travaux récents sur l’analyse du besoin sont orientés vers des domaines plus spécifiques. Dans le domaine du développement des machines spéciales, l’équipe Ingénierie de Fabrication (IFAB) de l’ENSAM de Metz avec la collaboration du MECANICA, antenne régionale du CETIM, se sont penchés sur le problème d’élaboration du cahier des charges. Ils ont proposé un outil d’aide à la conception qui s’intitule « Stratégie d’Elaboration et de Maîtrise du Cahier Des Charges » [ABT 00], [LOSSENT 00], [MARTIN 04].

4.2.3 Stratégie d’Elaboration et de Maîtrise du Cahier Des Charges

C’est un outil méthodologique spécifiquement développé pour la conception des machines spéciales pour lesquelles l’application des normes [NF X 50-150 ; NF X 50-152 ; NF X 50- 153] ne suffit pas [ABT 00]. Cet outil s’inscrit dans le cadre de la gestion du processus de conception appliqué à des produits complexes et unitaires.

Cet outil est dédié à une étude de préconception qui va de l’expression du besoin jusqu’à l’entrée en partenariat en passant par la traduction du besoin (ou la recherche des concepts) et par l’analyse du plan d’action. L’expression du besoin, selon cet outil méthodologique, doit permettre d’élaborer un document dans lequel est exprimé le besoin initial au travers du cahier des charges du client puis le cahier des charges fonctionnel, en vue de déclencher un appel d’offre. Cette métaphase est découpée en 4 phases : identification, perception,

description et analyse fonctionnelle.

Un des points essentiels de cet outil est de permettre une concrétisation progressive du cahier des charges au cour de l’avancement du projet avec l’évaluation permanente des risques potentiels. A l’aide d’un progiciel de gestion, il permet au concepteur d’assurer la maîtrise et la capitalisation de ses informations. Son utilisation permet de gérer un flux important de données et de structurer des informations techniques. Cette méthode permet une « co-

élaboration » du cahier des charges afin de bien s’assurer de la compréhension des différents aspects techniques, économiques et juridiques. [ABT 01].

Un outil comme « SEMCaDeC » qui permet une communication aisée entre le client et le fournisseur, sa concrétisation progressive au cours de l’avancement du projet avec une évaluation permanente des risques potentiels, peut être intéressante si il est adapté aux MES. Malheureusement, il ne permet pas de prendre en compte les caractères particulières liées aux expérimentations des MES.

Tous ces outils méthodologiques, bien qu’ils ne résolvent que partiellement les difficultés dans l’expression du besoin d’expérimentation, constituent une base importante pour concevoir nos solutions.