Modèles de processus de développement spécialisés pour la

Comme nous l’avons vu, une forte particularité du processus de conception d'un système

mécatronique est qu'il nécessite un processus de développement multidisciplinaire et

holistique. Malgré ce constat, très peu de modèles de processus de développement

spécialisés mécatronique sont disponibles dans la littérature. Depuis plusieurs décennies,

différents modèles, comme le modèle en cascade ou Waterfall (Royce, 1970), le modèle

en spirale (Boehm, 1988) ou encore le modèle de cycle en V (Forsberg and Mooz, 1992)

ont été proposés pour supporter la conception de systèmes. Ce type de modèle peut en

effet supporter le processus de conception à un niveau très macroscopique, mais il ne

permet pas de supporter la collaboration entre les différents concepteurs provenant des

différentes disciplines. Tout particulièrement, l’intégration multidisciplinaire, telle que

l’intégration hardware-software, n’est pas supportée.

Les quelques modèles proposés ci-après correspondent aux modèles de processus de

conception spécialisés pour la mécatronique, qui répondent à des degrés divers à la

problématique de l’intégration multidisciplinaire.

Le modèle séquentiel

Les systèmes mécatroniques étant dans une grande majorité des cas une évolution des

systèmes électromécaniques, il n’est pas rare de trouver des entreprises qui considèrent

que la conception de système mécatronique doit être organisée grâce à une succession

séquentielle d’étapes comme l’illustre la Figure 1.11 (Shetty and Kolk, 2010). Mais ce

mode d’organisation entraîne généralement de nombreux problèmes d’allocation

d’exigences aux différentes disciplines, de communication des évolutions de conception

et de validation du modèle numérique du système (Shetty and Kolk, 2010). Les

principales conséquences induites par ce mode d’organisation sont donc une mauvaise

maîtrise des coûts et des délais de mise sur le marché, et des intégrations relatives au

produit limitées.

Recognition of the need

Conceptual design and functional specification First principle modular mathematical modelling

Sensor and actuator selection

Detailed modular mathematical modelling Control system design Design optimisation Hardware-in-the-loop simulation Design optimisation Deployment of embedded software

Life cycle optimisation Modelling/Simulation Prototyping Deployment/Lifecycle

Figure 1.11 Processus de conception mécatronique séquentiel (Shetty and Kolk, 2010)

Le modèle par division disciplinaire

Afin de palier à ces problèmes de mauvaise maîtrise des coûts et des délais, des approches

plus rigoureuses basées sur des méthodes de gestion de projet traditionnelles ont été

proposées. Aca et al. présentent ainsi un modèle basé sur la répartition des exigences

entre les équipes logicielle, électrique/électronique et mécanique. Grâce à cette

répartition, les équipes sont en mesure de travailler sur chacun des sous projets et

l’intégration multidisciplinaire est traitée comme une étape du processus à part entière,

intervenant à l’issue de chacune des conceptions (Aca et al., 2006). La Figure 1.12 illustre

cette organisation par division disciplinaire. En raison de cette division, seules quelques

personnes impliquées dans le projet ont une vue d'ensemble sur les problèmes de

conception rencontrés par les différentes équipes. Les interfaces entre les différents

un problème de conception se produit dans une discipline spécifique, ce problème est

généralement traité directement par l'équipe concernée, même si une solution globale,

c'est à dire impliquant plusieurs disciplines, pourrait être plus efficace ou fournir un

produit plus intégré. Cette manière d'organiser le processus de conception du système

mécatronique est qualifiée de « project-planned » (Sommerville, 2010).

Le cycle en V et une de ses déclinaisons mécatroniques

Le modèle de cycle en V est un modèle général pour le processus de développement de

produits. Il commence par l'identification des besoins des utilisateurs et s’achève par la

validation par l'utilisateur. Il se décompose en deux phases principales, la phase dite

descendante de décomposition et de définition du produit, et la phase dite ascendante

d’intégration et de recomposition, Figure 1.13 (US Department of Transportation, 2007).

Figure 1.13 Le modèle de cycle en V (US Department of Transportation, 2007)

Une des spécialisations mécatroniques de ce modèle est précisée dans la directive VDI

2206. Cette dernière est élaborée et normalisée par l’association d’ingénieurs allemands

« VDI - Verein Deutscher Ingenieure » (Fachbereich Produktentwicklung und

Mechatronik, 2004). Il constitue une recommandation axée sur la pratique pour le

développement systématique de systèmes mécatroniques.

La directive VDI 2206 fournit un cadre pour la conception de tout type de système

mécatronique. Elle divise le processus de conception en quatre phases majeures appelées

« system design », « domain-specific design », « system integration » and « assurance of

properties », Figure 1.14 (Bathelt et al., 2005).

Figure 1.14 Le modèle de cycle en V dans la directive VDI 2206 (Bathelt et al., 2005)

Une fois de plus, l’intégration multidisciplinaire est donc considérée comme une étape

intervenant à l’issue des conceptions réalisées dans chacune des disciplines impliquées,

ou dans le meilleur des cas lors des différentes mises en commun intermédiaires comme

les revues de projet. Cette finalité, même si elle fait partie des considérations

omniprésentes pour l’ensemble des acteurs, est donc compliquée par des échanges très

peu nombreux et un fonctionnement très cloisonné des disciplines.

Dans cette section, la conception collaborative multidisciplinaire a été illustrée sur un

type de système nécessitant un grand nombre d’expertises pour être conçu. Ces expertises

sont fortement hétérogènes car elles sont issues de domaines très différents, tels que les

domaines logiciel, électronique, électrique et mécanique (intégration hardware-software

par exemple). Pour faciliter cette intégration multidisciplinaire, deux problèmes ont été

identifiés. Ils concernent les processus organisationnels et les données techniques à gérer.

Quelques modèles de processus de conception génériques, puis spécialisés mécatronique,

ont été présentés, mais aucun ne semble s’intéresser à l’intégration des expertises.

Pour approfondir cette problématique d’intégration des expertises, différents cadres

généraux de la conception collaborative multidisciplinaire sont présentés dans la section

suivante.

1.1.3 Cadres généraux traitant de la conception collaborative multidisciplinaire