Typologie de l’expérimentation et du moyen d’expérimentation 1 Typologie de l’expérimentation

Au sein des trois pôles d’activité, recherche fondamentale, recherche appliquée et

passage obligatoire. Mais le contexte et le besoin en expérimentation sont différents d’une activité à l’autre.

Dans le domaine de la recherche fondamentale, les modèles théoriques sont souvent extraits de leur environnement particulier car on cherche les lois, les principes généraux et universels. On essaie d’obtenir le découplage entre les paramètres nécessaires au modèle théorique, et on neutralise les autres paramètres. Cela évite que les effets liés à un

environnement particulier puissent influencer le phénomène principal de l’étude. Dans le domaine de la recherche appliquée, on cherche à développer des techniques nouvelles en s’appuyant sur les connaissances de base que fournit la recherche fondamentale. Dans ce cas, les expérimentations sur la technique étudiée doivent tenir compte d’un

maximum de paramètres liés à l’environnement de son application. Afin de rendre la technique plus robuste et selon le but recherché, on essaie de maîtriser et/ou d’évaluer

l’influence de ces paramètres [TAGUCHI 00]. On cherche aussi à optimiser les performances de la technique étudiée. A cette fin, la méthode des plans d’expériences de TAGUCHI est un outil pertinent [PILLET 97], [VIGIER 91], [LEGENDRE 97].

La différence entre l’expérimentation en recherche et celle en développement de produit tient au fait que dans ce dernier, le contexte spécifique de l’industrie impose un objectif ciblé. Les expérimentations servent à valider et/ou optimiser le produit selon son Cahier des

charges. Elles doivent tenir compte des paramètres perturbateurs liés aux conditions d’utilisation précisées dans le cahier des charges et non pas de tous les paramètres

perturbateurs possibles comme dans la recherche appliquée. L’optimisation des concepts doit être limitée aux possibilités de l’entreprise et de ses applications.

L’industrie place l’expérimentation dans un contexte concurrentiel où le délai devient un critère important pour la réussite du projet.

En fonction du niveau plus ou moins avancé de la connaissance acquise sur le sujet, l’expérimentation aura des caractéristiques particulières.

L’expérience « pour voir » est la situation que crée un chercheur, non pas pour vérifier une hypothèse formulée de façon précise, mais pour observer le comportement du phénomène. L'expérience « pour voir » marque un stade intermédiaire entre l'observation pure et simple, et l'expérimentation rigoureuse. A noter que cette expérience sert à explorer, à créer des

conditions favorables à la formulation d'hypothèses nouvelles.

Les expérimentations « rigoureuses » visent à l’évaluation des valeurs nécessaires pour formuler les lois, et à la validation des hypothèses proposées. Dans le cas d’invalidation de certaines hypothèses, elles permettent aussi d’améliorer et de proposer des nouvelles hypothèses.

En tenant compte du contexte et des objectifs d’expérimentations, nous proposons de les classer selon quatre grandes familles :

• • La famille des expérimentations de découverte correspond à la phase de

« description d’objets singuliers » de la recherche. On observe le phénomène dans des conditions courantes afin de retirer des hypothèses. Ce sont des expérimentations « pour voir », où on s’attache à des valeurs plutôt qualitatives.

• • La famille des expérimentations de caractérisation correspond à la phase de

généralisation des connaissances. On reproduit le phénomène sur lequel interviennent différents paramètres en les poussant au dehors des conditions courantes ci dessus, afin de valider et de limiter les champs de validation des hypothèses.

• • La famille des expérimentations de spécification et d’optimisation : Le but est

l’application des connaissances acquises dans des contextes spécifiques. On cherche la meilleure composition des paramètres d’entrée pour optimiser cette application. On trouve souvent ce type d’expérimentation dans la recherche appliquée ou dans le développement (dans la phase d’adaptation, de mis au point ou d’optimisation)

• • La famille des expérimentations de validation : On les utilise le plus souvent

dans l’industrie pour valider un concept, un produit ou un procédé. Dans le processus de développement produits et procédés, elles s’intègrent dans la phase de validation.

Ce classement est important pour définir l’objectif de l’expérimentation et la manière de la mener. Il est représentatif du niveau de connaissances acquises sur le phénomène à étudier. Pour le même objectif, si le phénomène est très complexe, les expérimentations peuvent encore être divisées en plusieurs niveaux d’étude qui correspondent chacun à un bouclage dans la démarche expérimentale (Fig. 3). Selon les experts en Plans d’Expériences,

[LEGENDRE 97] le nombre de paramètres étudiés dans chaque séquence d’expérimentation ne doit pas dépasser 15 variantes pour avoir une expérimentation efficace.

3.2 Typologie des ME

Suivant les catégories d’expérimentation à réaliser, les ME ont des caractères appropriés. Nous proposons donc de classer les ME en quatre catégories :

• • Catégorie 1. regroupe les ME qui sont utilisés pour les expérimentations de

découverte ou d’observation. Dans la première étape d’un programme de recherche qui s’intéresse à la « description d’objets singuliers » le ME reproduit le phénomène originel donnant un maximum de possibilités d’observation et de modification des situations. Par contre, les résultats d’observation sont souvent d’ordre qualitatif.

• • Catégorie 2 regroupe les ME qui sont utilisés pour les expérimentations de

caractérisation. On reproduit le phénomène sur lequel interviennent différents paramètres prédéterminés. Dans ce cas, les ME doivent être équipés d’outils de mesure et d’observation d’ordre quantitatif dont la précision est la performance déterminante.

• • Catégorie 3 regroupe les ME qui sont utilisés pour les expérimentations

d’optimisation et de spécification. Dans ce cadre, on étudie exclusivement la variation des paramètres concernés par l’application spécifique dont les champs des paramètres sont réduits. On peut utiliser le ME de la deuxième catégorie. Mais le développement des ME spécifiques permet une meilleure pertinence de l’expérimentation. Il augmente sa

performance et permet de s’approcher de la réalité de l’application.

• • Catégorie 4 regroupe les ME qui sont utilisés pour les expérimentations de

validation. On les rencontre souvent dans l’industrie, pour valider un concept, un produit ou un procédé avant sa mise en production ou en utilisation réelle. Sous forme d’un banc de test, le ME reproduit les fonctions, les analyse et les valide par rapport à un cahier des charges. Le classement des ME selon leurs objectifs d’expérimentation conditionne la marche à suivre pour réussir leur développement et optimiser leur performance.