Chapitre 1 : Conception de systèmes multidisciplinaires en « Ingénierie Système »
B. Processus Support Ingénierie
Le but des activités support est de vérifier et valider les choix qui ont été faits lors de chaque processus afin de s’assurer que l’on a bien conçu, mais aussi de ne pas fournir une solution au problème mais plutôt d’optimiser la réponse. L’IS dégage donc quatre activités support essentielles : la vérification, la validation, l’évaluation et l’optimisation.
Vérification
La vérification a pour but de montrer que l’activité a bien été faite, en conformité à son plan de réalisation et qu’elle n’a pas introduit de défaut dans le résultat (ainsi définit-on progressivement le système selon les règles). Elle peut se faire notamment sur les états intermédiaires successifs du produit de l’activité [Faisandier’05b].
Validation
La validation a pour but de montrer que l’activité s’est conformée à son objectif, que le résultat de l’activité répond au besoin pour lequel l’activité a été faite (ainsi définit-on progressivement le bon système). Elle se fait en vérifiant la conformité du produit de l'activité à ses exigences de besoin [Faisandier’05b].
Evaluation
Evaluer c’est déterminer puis analyser les caractéristiques importantes des solutions de façon à :
- Mesurer le niveau de satisfaction par rapport au besoin exprimé ; - Comparer les solutions candidates entre elles.
Optimisation
Optimiser c’est rechercher le juste produit qui répond au juste besoin, c’est à dire : - Extraire, après évaluation, la solution qui répond le mieux au problème ; - Améliorer encore cette solution en utilisant les résultats de l’évaluation.
4. Synthèse
En Ingénierie Système (IS), on considère l’ensemble du cycle de vie du produit lors de la conception. En effet, le processus d’ingénierie est mené en parallèle avec la conception des
systèmes contributeurs (systèmes de réalisation, de maintenance, de mise en service…). Elle intègre également l’ensemble des acteurs des différentes disciplines dès le début du processus de conception. Pour ces raisons, elle permet à chaque domaine de la conception d’avoir une vue synthétique sur le déroulement de la conception.
Lors de ces processus, le système à concevoir est décomposé en sous-systèmes. Le développement de l’ensemble des sous-systèmes se déroule d’une manière parallélisée. Chaque sous-système passe donc par des étapes d’Ingénierie, de Réalisation et d’Intégration. Ces étapes constituent le cycle de développement connu sous le nom de cycle en V.
En ingénierie, et pour chaque sous-système, les besoins sont définis et analysés puis transformées en exigences techniques. Ensuite, les architectures fonctionnelle et organique sont définies. Ces processus d’ingénierie sont supportés par des activités de vérification/validation et d’évaluation/optimisation. Ces activités support servent, à chaque étape à justifier les choix de conception et à converger graduellement dans l’espace des solutions, par l’élimination de celles qui violent les nouvelles contraintes.
Cette réduction progressive du champ d’investigation peut être perçue à la fois positivement et négativement. D’un côté, ce qui est attendu par la conception est la définition de la « meilleure » solution et la réduction progressive du champ d’investigation fait gagner du temps lors des itérations successives. D’un autre côté, le fait d’éliminer des possibilités peut éliminer prématurément des pistes de solutions.
Conclusion
Le processus de conception est complexe quand il s’agit de développer des systèmes où interviennent différents métiers, différentes compétences et par suite différentes contraintes et objectifs non compatibles. Les contraintes et les exigences induites par les concepteurs pouvant ne pas être toutes identifiées dès le début de la conception, plusieurs itérations peuvent être nécessaires afin de trouver une architecture satisfaisant le besoin du client. D’après [Matthews’02], la phase de conception préliminaire, pendant laquelle est effectuée la recherche de concept et de solutions candidates au problème, est souvent guidée par les habitudes professionnelles des concepteurs. C’est pour cela qu’il est nécessaire de choisir entre les architectures qui respectent le cahier des charges, les règles métiers, les contraintes de fabrication, celle qui apporte la meilleure valeur ajoutée au produit… D’où des itérations de type « essai-erreur » de l’activité d’optimisation de l’architecture du système à concevoir.
D’après Le Coq [Le Coq’92], les choix de l’architecture et des composants du futur produit, souvent réalisés par une démarche itérative et du type essai-erreur, sont très coûteux en temps.
Figure 18 : Optimisation en conception organique
La définition de l’architecture organique du système nécessite de traiter un nombre important de paramètres correspondant aux variables de conception. Dans ce travail, on ne considère à cette étape du cycle de développement, que des variables exprimées numériquement. Dans la plupart des cas, ces variables peuvent prendre plusieurs valeurs.
Dans la conception de systèmes multidisciplinaires, le choix de ces variables peut s’avérer difficile et coûteux en temps pour les raisons suivantes :
- Continuité/Discontinuité :
D’une part, certaines variables de conception sont continues. Par exemple les grandeurs physiques : postions, longueurs, vitesse, accélération, force… D’autre part certaines variables, comme par exemple le choix d’un composant dans un catalogue, sont discontinues.
- Complexité combinatoire :
En plus des variables de conception du système global, chacun des sous-systèmes possède des variables propres dont le choix doit être optimisé. Le nombre élevé de combinaisons possibles peut devenir coûteux en temps de calcul.
- Couplage entre les disciplines :
Certaines variables de conception sont nécessaires à la définition de plusieurs sous- systèmes. Il peut y avoir des appréciations différentes entre les concepteurs de ces sous-systèmes quant aux choix de ces variables, dites couplées. Ce problème est plus apparent lorsque les sous-systèmes sont conçus par des équipes différentes et notamment, de façon interdisciplinaire.
- Objectifs contradictoires :
Afin d’optimiser chaque sous-système, chaque équipe a tendance à prendre en compte que ses propres objectifs. Ceci est dû à leur visibilité partielle des variables à instancier et des objectifs à atteindre. Ce qui peut entrainer des situations conflictuelles, si les objectifs à attendre sont contradictoires.
Dans ce contexte, notre contribution vise à fournir en un temps acceptable, aux concepteurs un ensemble de solutions proche de l’optimum, faisant apparaitre une marge de manœuvre et facilitant la recherche d’un compromis.