ARTheque - STEF - ENS Cachan | Comment former aux compétences de la conception ? Présentation du séminaire

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Former aux compétences de la conception ?

Introduction au séminaire

Yves Cartonnet

Nous nous sommes intéressés cette année aux formations technologiques à destination des techniciens supérieurs et des ingénieurs, concepteurs de produits, de procédés ou d’organisations industriels.

Au moins trois ensembles d’interrogations sont en filigrane du titre de ce séminaire.

La première série d’interrogations concerne les activités de conception. De quelle conception parle-t-on ? Faut-il entendre conception technique, conception industrielle, conception de produits industriels ou de process, conception simultanée, conception intégrée, conception assistée, conception routinière, conception innovante… ? La polysémie du mot « conception », nous conduit à distinguer les conceptions selon deux points de vue (produit, entreprise) et selon les acteurs.

Que conçoit-on, du point de vue du produit ?

- un nouveau produit, comme L. Renault avec le synchroniseur en 1899 ?

- un nouveau procédé comme B. Palissy avec la peinture vitrifiée sur céramique au XVIe siècle ?

- une nouvelle organisation, comme F.W. Taylor avec l’organisation scientifique du travail, en 1911 ?

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- une nouvelle matière première, comme la fourrure polaire à partir du recyclage des bouteilles plastiques.

Que conçoit-on, du point de vue de l’entreprise ? Quelle catégorie de conception est en jeu ?

- une conception nouvelle ?

- innovatrice, qui fournit un produit nouveau pour l’entreprise ? - créatrice, qui permet de créer une nouvelle entreprise ?

- une conception « routinière » ?

- qui fournit un produit de remplacement à l’entreprise ?

- qui fournit un produit en complément de gamme à l’entreprise ? Et qui conçoit ? Des détenteurs d’un CAP (Certificat d’Aptitudes Professionnelles), d’un BTS (Brevet de Technicien supérieur), DUT (Diplôme Universitaire de Technologie), des ingénieurs ? Par exemple, la société SCHNEIDER (transformateur électrique) possède 50 bureaux d’études (BE), soit 4000 concepteurs qui sont détenteurs d’un CAP ou d’un BTS-DUT. Par contre, la société VALEO emploie beaucoup plus d’ingénieurs dans ses BE.

La seconde série d’interrogations concerne les compétences des concepteurs. Quelles difficultés peut on identifier dans ces activités qui nécessitent alors des compétences particulières ? Quelles sont les compétences nécessaires pour ces activités de conception ? Existe-t-il un processus de conception reproductible ? Dispose-t-on d’un processus stable pour l’enseignement ? H. Vérin (1993) pose cette question de l’identification des compétences, pour les ingénieurs entre le XVIe et le XVIIIe siècle. Elle analyse leur émergence, leur formalisation et leur reconnaissance. C’est le début de l’existence sociale des concepteurs en tant que tels, isolés professionnellement des fabricants. Selon l’auteur, leurs tâches consistent alors en l’établissement des devis, le traitement des problèmes techniques et le suivi des chantiers. En effet, les « produits » de cette époque sont les fortifications et les navires. Les interventions du séminaire abordent essentiellement le traitement des problèmes techniques et laissent de coté les problèmes socio-économiques. Cela permet de couvrir aussi bien les activités des techniciens que celles des ingénieurs. L’intersection des deux ensembles d’activités de ces populations est le traitement des problèmes techniques. Les deux autres types d’activités – établissement de devis et suivi de chantier - sont généralement plus exclusivement de la responsabilité des ingénieurs, comme l’indique la convention collective des bureaux d’études techniques, cabinets d’ingénieurs-conseils et société de conseils, ou les programmes officiels des formations. Néanmoins, nous insistons

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encore sur les compétences associées à ces activités, et donc relatives à la place de l’humain dans la « technonature » car très souvent la formation à la conception semble exclusivement centrée sur le problème de la conception technique du système technique ou du produit, comme si cet objet ne devait pas ultérieurement s’inscrire dans un contexte social et humain en tant qu’objet de travail (à fabriquer, à entretenir) en tant qu’objet d’usage, en tant que constituant de l’environnement.

Lorsque la relation humaine au produit est effectivement prise en compte, notamment pour certains biens d’équipement ou produits de consommation, c’est à travers les figures réductrices du consommateur et de l’utilisateur. La figure du consommateur renvoie à un être de besoins que révèle l’analyse fonctionnelle - besoin de se déplacer, de se brosser les dents, d’entretenir sa pelouse, etc… - et l’objet à concevoir correspond alors aux besoins qu’il est censé satisfaire et qui motivera le comportement d’achat. La figure de l’utilisateur renvoie au fait que la mise en œuvre de l’objet technique implique un certain nombre d’actions humaines appropriées pour qu’il réalise sa fonction. Cette interaction requise entre l’objet et son utilisateur peut être minimale et sans conséquence ou au contraire complexe et risquée - pour l’utilisateur, l’objet ou l’environnement. Cette interaction ne va pas de soi : c’est elle qui motive les efforts d’ergonomie, la rédaction de modes d’emploi, l’élaboration de formations adaptées, etc.

Le plus souvent l’idée « d’utilisateur » - en ergonomie, en conception, en formation - est réductrice en ce sens qu’elle tend à enfermer la relation d’utilisation dans un face à face dualiste homme-objet technique dans lequel il s’agit d’adapter réciproquement l’homme à la machine et la machine à l’homme. Elle repose sur un modèle analytique et naturalisé de l’individu : au plan physique on va considérer les aspects biomécaniques, les efforts, la motricité, le confort d’utilisation ; au plan cognitif, on facilitera les prises d’information, les moyens de contrôle, les interfaces de commande et de décision. Or, dans la réalité, l’interaction d’un sujet avec un dispositif technique est un processus intégrateur qui ne dissocie pas les fonctions motrices et cognitives et, même au delà, les significations sociales et affectives.

Mais ce paradigme de l’utilisateur centré sur l’interaction homme-machine est réducteur dans un autre sens encore. En effet, le sujet, opérateur professionnel ou usager domestique, ne s’approprie pas un dispositif pour l’utiliser mais pour réaliser une tâche, pour atteindre un objectif, opérer une transformation souhaitée et anticipée. L’artefact n’est pas uniquement subordonné aux caractéristiques physiques et cognitives

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du sujet mais aussi aux tâches et finalités qu’il se donne. Le sujet constitue donc l’artefact en instrument, c’est à dire qu’il le développe (la construction de l’instrument résulte d’une genèse) dans une tension entre sa représentation - évolutive - des propriétés de l’artefact et sa représentation - également évolutive - de la situation d’usage. Pierre Rabardel (1995) distingue deux composantes de la genèse instrumentale : l’instrumentation - développement des schèmes et des représentations nécessaires à la mise en œuvre de l’artefact et l’instrumentalisation -attribution à l’artefact de propriétés fonctionnelles relativement aux caractéristiques de la matière d’œuvre à transformer. On peut dire alors que le concepteur ne définit ni ne détermine complètement l’artefact et n’anticipe que partiellement ses caractéristiques fonctionnelles, voire structurelles (Linhart, 1978). C’est dans l’usage en situation que les individus - et, notamment dans le travail, les collectifs - déterminent en l’instrumentant l’artefact. D’une certaine façon, la conception ne s’arrête pas au seuil du bureau d’études mais elle se prolonge le plus souvent dans les situations d’utilisation (mais aussi, d’une certaine manière, lors de la fabrication, de la maintenance, du marketing, voire au delà, dans le recyclage).

C’est dans cette perspective que se développent aux USA mais aussi en Europe, notamment scandinave, des approches relatives aux « user-centered design » et « participatory design » (Bodker, 1996 ; Caroll, 1996). Ces approches, qui concernent essentiellement la conception d’environnements de travail, prennent acte du fait que les opérateurs relaient en quelque sorte les concepteurs en adaptant les artefacts aux situations d’usage et cherchent donc à les associer le plus en amont possible. L’enjeu est d’une part éthique et démocratique : les usagers, surtout en situation de travail, doivent pouvoir intervenir sur la conception d’engins qui détermine leur vie professionnelle. D’autre part, il renvoie au fait que les situations d’utilisation, y compris dans le travail, peuvent être des situations de développement pour les sujets. Les genèses instrumentales constituent on l’a vu, une forme essentielle de développement et à ce titre, les concepteurs d’artefacts ont une certaine responsabilité dans la mesure où leurs produits peuvent soit favoriser, soit au contraire limiter, voire inhiber ces genèses.

Enfin la troisième série d’interrogations concerne la formation. Quelles difficultés les formations de ces compétences présentent-elles ? Une mise en perspective historique est nécessaire car les évolutions des pratiques professionnelles impliquent des modifications de formation. Ainsi, dans les années 1960 et 1970, la formation technologique naissante répond aux nouvelles exigences du temps. L'automation, les asservissements, les

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matières plastiques, les ordinateurs… supposent de nouveaux techniciens qui aient la compétence de penser la complexité des objets techniques que G. Simondon (1958) vient de caractériser. À l'époque, la conception s'appelle « construction mécanique » pour laquelle le problème fondamental est le dépassement de l’empilement d’études de cas comme fondement de la formation. L. Géminard (1966, 1970), J. Chabal et al. (1973), R. Canonge et F. Ducel (1969), considèrent que les compétences de la conception sont celles de l'analyse et de la synthèse techniques et la formation est alors conçue essentiellement sur des reproblématisations de solutions techniques associées à des expériences techniques. J. Doulin (1996) mentionne les évolutions des environnements techniques et des formations qui se complexifient. Il montre les aspects déterminants des années 1980 qui intègrent une nouvelle méthodologie inhérente aux exigences de l'analyse de la valeur qui bouscule l'analyse fonctionnelle. Le problème est alors celui de la conception de produits dans le paradigme de la qualité et la formation consiste à fournir les compétences de la conception de tels produits.

La formation, en référence aux pratiques industrielles contemporaines, soulève différentes spécificités de la conception :

• Une conception d’un produit grand public (épilateur, voiture, réfrigérateur) dure 2 à 4 ans, d’un produit collectif (barrage, autoroute, TGV, porte-avions, d’un avion) 10 ans. Comment reproduire la durée ?

• les documents définissant la Caravelle occupent un hangar entier, certains sont des tôles servant de gabarit. Comment assure-t-on la traçabilité du travail, que signifie la qualité d’une conception selon la norme ISO 9002 ? Comment assure-t-on l’archivage ? Comment reproduire la masse de documents ?

• Quel type de documents doit-on produire parmi tous ceux effectivement produits lors d’un projet industriel ?

Cela montre au moins trois difficultés « dimensionnelles » de « simulation » des situations de travail lors de situations de formation. Nous n’oublions pas, enfin, les aspects sociaux des formations de concepteurs. En effet, les formations à la conception ont, sans doute, comme finalités de former les étudiants aux outils, aux méthodes, de connaître l’existant technique mais aussi de les faire entrer dans une culture, de donner accès à des codes, à une communauté de professionnels se comprenant et se soutenant éventuellement. La constitution de réseaux humains amicaux pendant les deux, trois ou cinq ans de formation, offre ensuite des ressources humaines très fiables.

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Savoir construire, entretenir et utiliser ces réseaux est aussi une compétence des concepteurs.

Le but du séminaire est d’éclairer ces trois séries de questions.

Nous proposons donc de problématiser la construction d’une formation technologique de concepteurs selon le schéma suivant :

Activités avec des outils professionnels informatisés selon des modèles

d'organisation du travail Compétences de : - conceptualisation - particularisation - actualisation Systèmes techniques Documentations technologiques

Nous définissons ainsi quatre constituants d’une formation technologique de concepteurs : les systèmes techniques qui sont l’objet d’étude à analyser, ou à définir ; les documentations technologiques qui représentent les structures ou bien les comportements physico-chimiques des systèmes techniques ; les activités que les concepteurs réalisent en situations de travail ; et enfin les compétences que l’on souhaite que les étudiants acquièrent.

À partir de cette problématique, notre choix pour étudier ces questions – activités de conception, compétences en conception, formations à la conception – a donc été de réunir trois types d’interventions pour éclairer tel ou tel constituant de ces formations ou bien telle ou telle relations entre ces constituants :

- des témoignages de praticiens de la conception :

• pour la conception de scénographie d’expositions scientifiques, Sacha Mitrofanoff, scénographe au Museum national d’histoire naturelle ;

• pour la conception « d’appareils de mesure » gigantesques, Bertrand Nicquevert directeur du bureau d’études sur le site de

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Genève et responsable de la coordination technique pour l’ensemble du CERN ;

- des analyses des activités de conception, en vue de les modéliser, selon différents points de vue :

• celui double, de la sociologie et de la technique, par Éric Blanco, Maître de conférences (IUFM de Grenoble), chercheur au laboratoire 3S (sols, solides, structures) à l’université Joseph Fourrier de Grenoble ;

• celui de l’ergonomie cognitive par Françoise Darse, Maître de conférences au Conservatoire National des Arts et Métiers ;

• celui de l’informatique par Jean-Marc Fouet, Professeur d’informatique à l’université Lyon II ;

- et des réflexions qui guident la définition des formations de concepteurs :

• pour les formations technologiques de lycée : intervention de Dominique Taraud, Inspecteur d’Académie-Inspecteur Pédagogique Régional de STI (Sciences et Techniques Industrielles) dans l’académie d’Orléans-Tours ;

• pour les formations technologiques supérieures : Guy Prudhomme, professeur agrégé à l’IUFM de Grenoble, chercheur au laboratoire 3S (université Joseph Fourrier de Grenoble).

Par ces choix, notre intention était de commencer par identifier des difficultés constatées lors des activités de conception à partir des descriptions de praticiens de la conception. Puis, nous voulions examiner les outils d’analyses, existants actuellement, des activités de conception. Cela dans le but de comprendre comment ils permettent de problématiser les difficultés vues auparavant. Enfin, les interventions sur les formations devaient nous permettre de dégager les difficultés communes à la pratique et à la formation, les difficultés prises en compte par les formations afin d’ouvrir des perspectives de travaux pour les compléter, si nécessaire. Les témoignages nous ont permis d’identifier une liste de difficultés qu’éprouvent les praticiens de la conception de produits.

S. Mitrofanoff décrit la conception de la scénographie de l’exposition intitulée « pas si bête », consacrée aux cerveaux humains et animaux, par ses acteurs (une centaine), ses tâches et leur chronologie (un projet d’une durée de deux ans pour deux ans d’exploitation), son calendrier, son budget (9 millions de Francs). Nous avons dégagé quatre types de difficultés à partir de sa description :

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• il s’agit de concevoir des produits mais aussi des cahiers des charges, des documents explicitant les spécifications de façon très détaillée pour que des sous-traitants puissent chiffrer les coûts et proposer des devis ;

• la tenue des délais est impérative car la date d’ouverture d’une exposition est rendue publique très longtemps à l’avance. Il n’y a pas de négociation possible sur ce point pour ce type de conception, contrairement à beaucoup d’autres types ;

• le travail de conception initiale se fait en équipe. Les relations doivent être bonnes pour permettre les choix et la tenue des délais ;

• une difficulté implicite lors de l’exposé de l’auteur, mais important si l’on songe à des débutants, est la connaissance de ce qui doit faire l’objet de choix lors de la conception. Dans ce cas précis, il s’agit de la charte graphique, de la police de caractères par exemple, du « zonage », des objets à exposer, des éclairages, de la zone d’entrée… B. Nicquevert nous a également décrit le projet de conception d’un nouveau détecteur de particules, ATLAS, au CERN (Centre d’Études et de Recherches Nucléaires) par ses acteurs (environ 5000), ses tâches et leur chronologie (un projet d’une durée de dix ans pour vingt ans d’exploitation), son calendrier, son budget (environ quatre milliards de Francs). Nous avons dégagé huit types de difficultés à partir de sa description :

- les contraintes géométriques sont très importantes et rarement rencontrées dans d’autres projets ;

- la durée de conception et d’exploitation est celle d’une carrière individuelle, l’archivage et la gestion des données sont donc cruciaux ; - le pouvoir de décision n’est pas donné avec autorité au chef de projet

et cela permet des négociations qui compliquent, ou bloquent parfois, les prises de décisions ;

- la taille et la complexité de fonctionnement du système technique à concevoir obligent à un découpage en sous-systèmes, ce qui impose un travail collectif et une coordination entre ces sous-projets de conception. Les outils de cette gestion de cette coordination sont difficiles à faire admettre et à utiliser car ils se heurtent à une « culture du prototype » ;

- la complexité de fonctionnement fait que les performances à atteindre sont nombreuses : celles du physicien, de l’ingénieur, du magnéticien… ;

- le travail collectif réunissant des centaines de personnes de culture, de pays, de langue différents, crée des difficultés de communication d’ordre géopolitique (diplomatie de pays différents), culturel et langagier ;

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- l’introduction des outils informatiques de communication et de CAO oblige les projeteurs à « sortir » du bureau d’études, à être en relation avec de nombreux interlocuteurs.

À partir de ces deux exemples, il semble donc que les difficultés de conception proviennent de la complexité du système à concevoir, des relations nécessaires dans un travail collectif et de l’introduction d’outils ou de méthodes nouvelles. Les interventions suivantes proposent des problématisations de ces difficultés et des productions de résultats empiriques et conceptuels.

L’intervention d’Éric Blanco synthétise les travaux des chercheurs de son laboratoire. L’enjeu présenté est de diminuer les coûts de conception des produits ou des procédés. L’originalité de cette équipe est d’aborder de façon pluridisciplinaire deux champs de questions. Le premier est sociologique : qu’est-ce que l’activité de conception ? Qui conçoit et comment ? Le second, technique : qu’est-ce qu’un outil d’aide à la conception ? Quatre concepts – les objets intermédiaires, la distribution du travail, l’incertitude, enfin l’apprentissage et la dynamique des connaissances – sont proposés pour analyser les activités de conception. Françoise DARSE offre un bilan sur les connaissances dont on dispose sur les processus cognitifs des concepteurs (travail aussi collectif qu’individuel, élargissement de la notion de concepteur, prégnance de la solution, construction opportuniste de la solution et simultanéité des points de vue sur l'objet) et montre en quoi le modèle de conception sous-tendu par l’ingénierie concourante est en adéquation avec ces processus. Elle formule ensuite quelques propositions pour faire évoluer l’ingénierie concourante afin d’améliorer encore l’adéquation soulignée.

Nous avons eu la grande tristesse d’apprendre le décès de Jean-Marc Fouet quelques semaines après son intervention dans le séminaire. Nous remplaçons donc son texte, qu’il n’a pu revoir, par un rappel à sa mémoire.

Dominique Taraud montre que l’introduction des ordinateurs dans les services techniques des entreprises, à partir de 1975, a été suivie dans les formations technologiques. Les logiciels de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) sont désormais omniprésents dans les lycées. Ces nouveaux outils remplacent les tables à dessin, permettent d’obtenir des représentations en perspective très facilement et ces modifications nécessitent donc une double évolution des méthodes : à enseigner et d’enseignement. La maquette virtuelle remplace le plan d’ensemble dessiné sur calque. L’ensemble des activités – de représentation, de

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compréhension, de calculs mécaniques – s’effectue sur ce nouvel objet numérique. La pédagogie séquentielle, qui consistait à apprendre à lire un plan, à passer mentalement du 2D au 3D, puis à comprendre et connaître des solutions techniques, enfin à calculer et à en concevoir et en écrire soit même, hiérarchisée de la maîtrise du codage à la réalisation de fonction, est obsolète devant la maquette numérique. Cette dernière facilite la perception des volumes et permet donc de centrer l’activité sur les associations fonction-solutions dès le début de la formation. Elle permet ainsi un enseignement intégré. Mais cette maquette virtuelle, si elle facilite la « lecture » des formes, complique « l’écriture » de ces formes. L’auteur montre les difficultés qui se posent lors de l’élaboration des différents fichiers qui constituent la maquette virtuelle, en particulier la nécessaire anticipation des modifications à venir. Il propose alors le concept de robustesse de la maquette numérique. Mais il souligne les difficultés et les risques de formalismes rébarbatifs lors de son apprentissage. Pour poursuivre le questionnement de l’auteur, on peut alors se demander quelles relations existent entre les habiletés de combinaisons de volumes et de surfaces numériques en vue de leurs modifications, et les volumes et surfaces réelles. Existe-t-il, par exemple, des liens entre les procédés virtuels et les procédés réels ? Par ailleurs, les questions de ces liens entre comportements simulés et comportements réels, sont mis en avant par l’auteur pour le produit dans son entier, qui pressent un nouveau métier : « l’intégrateur » CAO, qui assurera la cohérence de la maquette numérique parce qu’elle provient de multiples concepteurs et que « chaque morceau » doit donc être correctement interfacé avec les autres. D’une certaine façon, il y a nécessité d’industrialisation informatique, avant l’industrialisation réelle.

Guy Prudhomme (1999) présente un questionnement et des résultats empiriques, issus de son travail de thèse. Par la comparaison d’activité de projet de conception en milieu universitaire et en milieu professionnel, il montre que la méthode de l’analyse fonctionnelle qui permet de définir fonctionnellement le problème de conception, bien qu’enseignée est peu utilisée, peu légitimée dans le travail des étudiants pendant les stages. À partir de ces observations, l’auteur exprime plusieurs difficultés de formation pour comprendre cette rupture entre objets enseignés et pratiques de conception en milieu professionnel :

• Comment transposer une pratique dans sa globalité et pas uniquement les savoirs d’une méthode de conception ?

• Comment palier l’absence de connaissance initiale des étudiants sur le produit à concevoir, connaissances pourtant apparemment indispensables ?

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• Comment l’enseignant peut-il gérer le double rôle qu’il a à jouer : enseignant et concepteur ? Comment peut-il agir « en réalité » avec les étudiants au lieu de dire les connaissances de conception devant les étudiants ?

BIBLIOGRAPHIE

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