Méthode d'analyse et de spécification pour la construction du modèle générique de connaissance

Deux approches peuvent être utilisées pour l'analyse et la spécification d'un modèle de connaissance : l'approche transaction et l'approche station. Nous montrons l'intérêt d'une approche transaction et les similarités qu'elle présente avec une approche par les processus dans un premier paragraphe. Comme l'approche station facilite l'utilisation de cette connaissance en vue de construire un modèle de simulation exploitable sur le domaine, (Gourgand et Kellert 1991), nous montrons l'intérêt de passer de l'approche transaction à l'approche station dans un deuxième paragraphe.

4.1.1 Similarité et complémentarité entre l'approche par les processus et l'approche transaction

Lors de la spécification d’un système, les éléments de flux qui traversent un système pour être traités sont nommés transactions. Ainsi, dans un système industriel de production, les transactions sont les composants, les matières premières, les produits semi-ouvrés. Dans un système de production de service, les clients sont eux même des transactions (par exemple, le patient dans un système hospitalier).

Nous avons montré au paragraphe précédent qu’un processus élémentaire est composé d’un ensemble d’activités qui sont indécomposables. Le passage d’une entité de flux dans un processus élémentaire est appelée "traitement". C’est cette consommation de processus élémentaire, le traitement, qui entraîne la contrepartie monétaire pour chaque entité de flux physique traversant le processus élémentaire.

Un traitement ne peut être effectué que si une ressource active est affectée à la transaction. On considère trois types d’activités : la demande d’une ressource, le rendu d’une ressource et le service élémentaire qui consiste à exploiter la ressource active qui supporte la transaction. Ces trois activités correspondent aux activités d’un processus élémentaire.

Une activité peut ainsi être instantanée, avoir une durée constante connue ou une durée aléatoire, mais de loi connue Une activité peut même avoir une durée inconnue a priori si cette durée dépend de l’état du système. Ainsi, l'approche transaction consiste à spécifier le fonctionnement du système en donnant :

♦ le parcours des différents types de transactions à travers le système, en indiquant, pour chaque type, les différents processus à visiter ;

♦ la description de chaque processus élémentaire réalisée sur une ressource active en spécifiant la composition de ce processus sous forme d’activités élémentaires et, si elles sont connues, les durées des activités.

Une représentation graphique, adaptée de (Tchernev, 1997) du flux physique pour le traitement d’une unité de flux physique et des évènements associés est donnée dans la figure 90.

Figure 90. Une unité de flux physique traversant un processus : représentation graphique d’un service élémentaire.

On peut également étudier, de manière dissociée, une transaction monétaire (au sens informatique du terme), sachant que cette dernière est la contrepartie de la transaction physique. Celle–ci est inversée par rapport à une transaction du flux physique. La figure 91 présente graphiquement une unité de flux monétaire traversant un processus.

Figure 91. Une unité de flux monétaire traversant un processus : représentation graphique d’un traitement monétaire.

Cependant, une vue globale de la consommation du processus pour une unité de flux physique n’est effective que si l’on associe transaction monétaire et transaction physique dans un même traitement. Cette vue est donnée dans la figure 92 qui associe les deux types de transaction dans un même traitement.

Au début et à la fin de chaque activité élémentaire sont associés des événements liés aux décisions concernant la disponibilité des ressources, leur allocation et leur libération (avant ou après le début (la fin) de service élémentaire), ainsi que des décisions concernant le flux monétaire (délai de paiement…). La charge d’un système à flux discrets est donc fonction des traitements générés par les transactions du flux physique. La contrepartie monétaire permet d’évaluer directement leur fonctionnement, quel que soit le type de problème.

Pour décrire le fonctionnement d’un système, il est donc nécessaire de spécifier, dans un formalisme choisi et pour chaque type d’entités, les traitements que reçoivent ces transactions, qu'elles soient monétaires ou physiques. Puisqu’un traitement est toujours réalisé sur une ressource active, une transaction a deux possibilités en fin de traitement : rejoindre une autre ressource active pour recevoir un autre traitement, ou quitter le système.

Lorsque l’on souhaite évaluer les performances physiques d’un système pour une charge donnée, il est nécessaire de calculer des quantités nommées critères de performance telles que le taux moyen d’occupation d’une ressource active, le temps moyen de réponse d’un système… L’obtention de ces quantités nécessite la connaissance ou la détermination de la durée moyenne des traitements de chaque ressource active, quels que soient les types de transactions traitées. Ces différents indicateurs sont directement déduits du modèle de connaissance et peuvent être regroupés dans un tableau de bord.

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Figure 92. Les unités de flux traversant un processus : représentation graphique d’un traitement global.

4.1.2 Passage de l'approche transaction à l'approche station

Les critères de performance d’un système sont calculés à partir de la prise en compte de chacune des différentes ressources sollicitées par les transactions physiques. Leur contrepartie monétaire, en tenant compte de la description des traitements, est déduite du modèle de connaissance. La performance globale d’un système est donc déduite de celle des ressources actives qui le composent, et qui traitent sa charge. Pour mettre en œuvre le calcul des critères de performance, l’approche station s’avère particulièrement adaptée.

En effet, dans l'approche station, l'expert en modélisation décrit dans le formalisme de son choix le fonctionnement de chaque ressource active du système et sa contrepartie monétaire. Les relations qui lient les ressources actives aux diverses entités passives qui les visitent sont définies. Ainsi, parmi les entités passives, on peut distinguer les composants (qui sont transformés) des ressources passives qui ne subissent pas de transformation (palettes, outils...). Si cette approche peut être déduite de l'approche transaction, la réciproque est fausse.

Le potentiel d'utilisation du modèle de connaissance est grand car il ne se restreint pas forcément à une étude d’évaluation de performance :

♦ en effet, l'approche transaction du modèle de connaissance peut être réutilisée dans le cadre de reengineering des processus ;

♦ ce modèle de connaissance peut aussi servir à spécifier une base de données s’il contient, bien sûr, les informations pertinentes concernant cette base (Tchernev, 1997).

Pour pouvoir être utilisé sur le domaine, le modèle de connaissance doit être valide.

Il est extrêmement difficile de donner des règles générales concernant le passage de l'approche transaction à l'approche station. Ceci dépend du formalisme utilisé pour la construction du modèle d'action, ainsi que de la méthode envisagée pour sa résolution. Néanmoins, les techniques possibles pour implanter ce passage font appel à l'utilisation :

♦ de différents types de flux et de classes d'entités ;

♦ de structures de données ;

♦ de procédures d'agrégation des données ;

♦ des attributs des entités qui traversent le système.

Schématiquement, une approche transaction correspond au modèle de connaissance, tandis qu'une approche station correspond au modèle d'action.

4.1.3 Le modèle de connaissance générique

L'étape d'analyse et de spécification préconise une décomposition systémique pour la structuration de modèle de connaissance générique du domaine en trois sous-systèmes que nous avons déjà décrit précédemment : le sous-système logique (SSL), le sous-système physique (SSP) et le sous-système décisionnel (SSD). Nous préconisons d'utiliser le langage de formalisation UML (CS 2000) et ARIS. Un modèle de chaque sous-système est réalisé, leurs communications sont décrites. Les sous-systèmes sont représentés à l'aide de diagrammes de classes avec ARIS et UML.

Le modèle générique de connaissance, et donc les sous-systèmes vont ainsi présenter une hiérarchie d'agrégation et une hiérarchie d'héritage (figure 93).

La hiérarchie d'agrégation favorise une construction incrémentielle puisqu'elle permet une décomposition du sous-système en sous-ensembles, les sous-ensembles apportant des précisions au niveau structurel comme fonctionnel (Sarramia, 2002). Le diagramme de classe d'un domaine sera instancié de manière incrémentielle en utilisant l'ordre croissant ou décroissant des niveaux, utilisable particulièrement pour le SSP (structure topologique du réseau) ou le SSL. La hiérarchie d'héritage exprime la variété dans les composants du système, qui par exemple à un processus décisionnel dans lequel les activités de décisions se répartissent entre des entités de différents niveaux. Les processus d'un système complexe peuvent aussi être représentés de cette manière (figure 94).

Les diagrammes UML capturent les aspects statiques et dynamiques et les traitements temporels tandis que les diagrammes ARIS (essentiellement à l'aide des chaînes de processus évènementiels et des chaînes de plus-value ou chaînes de valeur dans la terminologie ARIS) capturent les aspects multiples et incrémentiels des processus (figure 95, figure 96).

Figure 93. Hiérarchie d'agrégation, hiérarchie d'héritage et niveau de modélisation dans le modèle de connaissance.

Figure 94. Hiérarchie d’agrégation de processus multiples et incrémentiels et niveau de modélisation.

Les entités du modèle de connaissance du SSP, SSD, SSP, combinées dans une vue par processus multiples et incrémentiels à l'aide des Chaîne de valeur de ARIS et des chaînes de processus évènementielles apportent une aide dans les phases de conception et d'implantation. La figure 95 donne ainsi une représentation macroscopique et agrégée des processus d'un système complexe, tandis que la figure 96 présente à l'aide de CPE qui incluent conceptuellement d'autre CPE une vue par processus multiples et incrémentiels des éléments de flux traversant un système complexe et permettent ainsi un agencement des processus.

Figure 95. Chaîne de valeur pour la représentation d'un processus multiple et incrémentiel avec ARIS.

Figure 96. Chaîne de Processus Evènementielle pour un agencement de processus multiples et incrémentiels.