1.1 Objectifs et contexte de ce type de modèle

La phase de conception architecturale est destinée à évaluer la faisabilité des concepts et des architectures identifiés pendant la phase de recherche de concepts. Les modèles établis pendant la phase de conception architecturale sont parfois complètement exprimés sous une forme permettant une résolution informatique, afin de simuler le comportement, la géométrie, etc. du futur produit. Ainsi, ces modèles sont en général exprimés sous une forme mathématique. La connaissance rassemblée sur le produit pendant les phases précédentes est alors prise en compte et doit être transcrite sous une forme mathématique compréhensible par l'outil de résolution/simulation utilisé. Les décisions précédentes concernant les choix technologiques, le champ d'application du produit et d'autres informations issues du cahier des charges fonctionnel sont ainsi exprimées au travers de ce modèle, même si le formalisme utilisé par l'outil de résolution n'est pas toujours bien adapté et ne permet pas d'exprimer toute la connaissance disponible.

Certaines connaissances s'expriment naturellement (comme certains critères par exemple), alors que l'expression d'autres connaissances sont sujettes à des imprécisions ou incertitudes, à des inexactitudes et à des hypothèses simplificatrices, ou sont intraduisibles dans un modèle mathématique [Ott94]. Certaines connaissances sont exprimées au sein de diagrammes ou d'organigrammes. Le concepteur doit alors définir un modèle mathématique, traduisant (souvent partiellement) ces données graphiques, en plus de l'approximation

Chapitre III - Élaboration et exploitation d’un modèle pendant la phase de conception architecturale

intrinsèque de l'expression de la connaissance au sein d'un modèle.

Le modèle établi doit être en adéquation avec les décisions à prendre à ce stade précoce de la conception d'un produit. Autrement dit, le concepteur doit définir un modèle suffisamment exact, précis et parcimonieux sans être trop spécialisé pour choisir de manière pertinente les dimensions principales, les composants, les matériaux à utiliser, etc. Le modèle défini doit aussi conserver une bonne expressivité et compréhensibilité afin de permettre son exploitation par le concepteur dans le cadre d'un processus dynamique de conception. En effet, le concepteur est souvent obligé d'adapter un modèle lors du processus de conception (le processus de conception est nécessairement itératif), en fonction de ses besoins décisionnels et des évolutions qui ont lieu tout au long de la phase de conception architecturale.

La connaissance représentée au sein de ces modèles n’est pas simplement issue de la phase de conception architecturale, mais elle vient aussi des phases précédentes (expression du besoin et recherche de concepts) et des phases futures du cycle de vie d'un produit, en se basant sur les retours d’expérience et sur la connaissance globale qu’a le concepteur du produit et de son cycle de vie.

III.2 Modélisation et aide à la décision en conception architecturale

La notion de modèle et son élaboration sont fondamentales en conception architecturale. En effet, les modèles considérés pendant cette phase permettent de prendre des décisions importantes par rapport au processus de développement d'un produit (cf. chapitre 1). Ils doivent être définis pour aider à prendre des décisions qui concernent l'architecture principale d'un produit. Ces modèles n'ont pas besoin d'être trop exhaustifs quant aux caractéristiques du produit. L'objectif n'est pas de faire de la simulation intensive du comportement du produit, d'autant plus qu'assez peu de choix sont généralement déjà faits concernant le produit et ses composants. Ces modèles doivent tenir compte des compromis nécessaires pour prendre de bonnes décisions en accord avec le contexte de la conception préliminaire. La plupart des composants ne sont pas encore déterminés et certaines caractéristiques sont encore incertaines, afin, entre autre, de ne pas restreindre trop tôt le champ d'investigation lié à l'utilisation du produit.

La figure 7 décrit les types de modèles utilisés pour élaborer un modèle de conception architecturale. La phase de recherche de concepts fait principalement appel à des modèles conceptuels. Ils sont généralement basés sur une représentation graphique sous forme de

Résolution par satisfaction de contraintes pour l'aide à la décision en conception architecturale

diagrammes ou de graphes. Il permettent de structurer globalement les concepts les uns par rapport aux autres.

Les modèles mathématiques sont issus de l'analyse menée pendant la phase de conception architecturale, lors de l'analyse des concepts et des phénomènes physiques identifiés précédemment. Ces modèles décrivent généralement la géométrie et le comportement physique du produit, de ses composants et de leurs interactions. Chaque modèle mathématique peut décrire un point de vue particulier sur le produit ou un de ses composants. Nous considérons qu'un point de vue correspond au contexte d'exploitation d'un modèle. Chaque point de vue peut être lié à l'expression d'une connaissance métier : fonctionnel, tolérancement, thermique, électrique, etc. Deux modèles différents peuvent décrire le même concept, mais avec un point de vue différent, traduisant une connaissance métier spécifique.

Figure 7 : Cheminement des modèles en conception préliminaire.

Pur élaborer un modèle pertinent, le concepteur essaie de regrouper l'ensemble de la

connaissance qu'il a formalisée dans un seul modèle qui permettra d'obtenir des architectures du produit satisfaisant le besoin initial et l'ensemble des contraintes qu'il a ainsi défini. Autrement dit, il fait la synthèse de l'ensemble des points de vue pertinents qu'il a mis en évidence pour définir un unique modèle à résoudre. Cette synthèse résulte du choix des modèles et de leur adaptation qui est effectuée pour correspondre aux attentes décisionnelles du concepteur.

En effet, le concepteur doit évaluer l'apport décisionnel de son modèle ou des sous- modèles qui composent le modèle du produit. L'état décisionnel d'un modèle peut s'estimer en considérant 4 paramètres principaux [Ver04] :

41 Conception architecturale Recherche de concepts Modèles conceptuels Modèles mathématiques Modèle de conception architecturale Sélection et

adaptation de modèles Résolution Architecturessolution Système de

conditionnement d'airUnité d'admission du turbo-réacteurCabineAtmosphère Compresseur Échangeur Vanne

d'équilibrage Turbine DiffuseurBuse

d'éjection PlaquesAilettes Échangeur thermique Diffuseur Buse d'éjection Compresseur Turbine

Chapitre III - Élaboration et exploitation d’un modèle pendant la phase de conception architecturale

− La parcimonie : elle est une mesure inverse de la complexité d’un modèle. Elle croît avec

le nombre de variables et leur niveau de couplage.

− L'exactitude : elle définit une estimation de l'écart entre le modèle considéré et un modèle

de référence ou la réalité, perçue par exemple au travers d'expérimentations.

− La précision : elle exprime les imprécisions intrinsèques à certaines variables ou

connaissances exprimées dans le modèle. Elle regroupe la prise en compte des imprécisions d'ordre épistémique et des incertitudes liées à la variabilité du produit et de son contexte.

− La spécialisation : elle définit le champ d'application du modèle considéré. Elle se base

aussi sur les hypothèses simplificatrices utilisées pour exprimer le modèle.

Ces 4 paramètres suffisent pour évaluer dans quelle mesure un modèle correspond à nos attentes décisionnelles, c'est-à-dire dans quelle mesure il aide à prendre des décisions dans un contexte donné. Lorsque l'adéquation n'est pas suffisante, le concepteur doit adapter son modèle.