Méthodes agiles, conception centrée utilisateurs: hybridation gagnante pour les projets innovants et pluridisciplinaires? Une application au cas du développement d'objets connectés

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Méthodes agiles, conception centrée utilisateurs:

hybridation gagnante pour les projets innovants et

pluridisciplinaires? Une application au cas du

développement d’objets connectés

Véronique Heiwy

To cite this version:

Véronique Heiwy. Méthodes agiles, conception centrée utilisateurs: hybridation gagnante pour les

projets innovants et pluridisciplinaires? Une application au cas du développement d’objets connectés.

ERGO’IA 2018, Oct 2018, Bidart, France. �hal-01882599�

Méthodes agiles, conception centrée utilisateurs: hybridation

gagnante pour les projets innovants et pluridisciplinaires?

Une application au cas du développement d’objets connectés

Véronique Heiwy

Université paris Descartes IUT, 143 avenue de Versailles

75016 Paris , France [email protected]

RESUME

Le travail collaboratif et pluridisciplinaire est très en vogue pour la transformation digitale et pour les entreprises innovantes. Il présente de nombreux avantages: addition de compétences,

potentielle augmentation de créativité mais aussi des difficultés: incomprehension entre les différentes parties ayant des jargons différents, incompatibilité dans les choix prônés par les uns et les autres, nécessité de hiérarchiser les choix, à surmonter pour réussir

les projets innovants. Pour de tels projets, le développement de prototypes successifs s’inscrivant dans une approche itérative et incrémentale, prôné par les méthodes agiles, est souvent le plus adapté. Malgré leurs avantages, l’enrichissement des méthodes agiles par les méthodes de conception centrées utilisateurs (CCU) semble très profitable pour la qualité des produits. Ces méthodes sont–elles adaptées à la création d’objets connectés ?

Mots-Clés

Méthodes agiles ; conception centrée utilisateur ; objets connectés; pluridisciplinarité.

ABSTRACT

Collaborative and multidisciplinary work is very popular, especially for digital transformation and for innovative companies. This work has many advantages: addition of skills, potential

increase in creativity and also difficulties, risks or obstacles

(misunderstanding between the different parties with jargon they

do not share, incompatibility in the choices advocated by one or the other, need to prioritize the choices), which must be overcome in

order to make the innovative projects succeed. For such projects,

the development of successive prototypes in an iterative and incremental approach, advocated by agile methods, is often the most appropriate. Despite their advantages, the enrichment of agile approaches by user-centered design methods (UCD) seems fruitful for the products quality. Are these methods appropriate to the creation of connected objects?

ACM Classification Keywords

H.C.C. Human centered computing

Keywords

Agile methods, user-centered design methods, internet of things, multidisciplinarity.

INTRODUCTION

Qu’est-ce que l’agilité ? Elle est définie par Goldman et al. [1] en

1995 pour l’industrie par : « L’agilité est dynamique, liée à un contexte, résolument ouverte au changement, axée sur la croissance. Il ne s'agit pas d'améliorer l’efficacité, de réduire des coûts, ou d’éviter les pièges des affaires pour faire face à l’adversité. Il s’agit de gagner, d’avoir du succès : de réussir face à de nouveaux concurrents et d’améliorer ses profits, de gagner des parts de marché et des clients dans les situations ultra-compétitives redoutées par de nombreuses entreprises aujourd’hui. ». Dans [2], Larman voit l’agilité comme « la capacité à produire une réponse rapide et flexible au changement ». Elle s’appuie sur 2 principes : l’implacable franchise du code du travail et l’efficacité des personnes de bonne volonté travaillant ensemble. Le principal risque de ces méthodes est de perdre la vue d’ensemble sur le projet. Dix-sept experts du développement logiciel sont signataire du fameux « manifeste » [3] pour le développement logiciel agile qui propose douze principes pour privilégier : (1) Les individus et les interactions plutôt que les processus et les outils (2) l’application fonctionnelle plutôt que la documentation compréhensive (3) la collaboration avec le client plutôt que la négociation des contrats ; (4) la réponse au changement plutôt que le suivi d’un plan.

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De nombreuses méthodes agiles existent: XP (extreme programming), Crystal, Scrum, ASD, DSDM (Dynamic Systems Developments Methodology), RAD, Feature-Driven Development.

Itératives et incrémentales sur des cycles de temps très courts, ces nouvelles approches semblent parfaitement adaptées au développement d’objets connectés. Toutefois, leurs limites et défauts mènent à croire que l’enrichissement de ces pratiques par l’apport des méthodes centrées utilisateurs permet de proposer des solutions encore mieux adaptées au développement de produits innovants comme les objets connectés qui s’appuient sur des compétences d’équipes pluridisciplinaires. Des recherches en ce sens ont été menées depuis plusieurs années pour apporter une réponse concrète et précise.

Après un historique des modèles ayant précédé les méthodes agiles, un état de l’art sur le rapprochement des méthodes agiles et des méthodes centrées utilisateurs, nous étudions l’intérêt des approches mixtes pour le développement d’objets connectés.

HISTORIQUE DES METHODES

Mener à bien un projet est une chose complexe et risquée [4] et beaucoup de projets se terminent par un échec ou parfois par l’abandon de la solution dès sa livraison. Pour d’autres projets, les clients ne sont pas satisfaits du résultat final soit parce qu’il ne correspond pas aux besoins exprimés en début de projet, soit parce qu’il ne prend pas en compte l’évolution des besoins survenus au cours de projet. Enfin d’autres ont vu le temps et le budget consacrés à leurs projets largement dépassés par rapport aux prévisions.

Figure 1: Modèle Code et Fix [5]

Depuis le milieu des années cinquante, les chercheurs ont proposé différentes méthodes pour supporter les projets de développement logiciel. Les modèles de processus présentés ici sont les modèles orientés activité les plus connus. Ils sont décrits en détail dans [6].

Figure 2: Modèle en cascade [7] et [8]

La méthode « Cod et Fix » s’applique à trop peu de développements. Puis est venue le modèle en cascade (ou

waterfall) proposé d’abord par Royce puis par Boehm. C’est une

référence pour les grands projets informatiques.

Le modèle en V est une variante du précédent, combinant phases de développement et phases de test.

Figure 3: Modèle en V [8]

Un autre modèle contemporain des précédents a été proposé par Basili : il s’agit du modèle incremental.

Figure 4: Modèle incrémental [9]

Le modèle en spirale, à la fin des années quatre-vingt, propose une nouvelle vision du processus de développement en suivant une

Comprehension du problème Programmation Mise au point Satisfaisant ? Fin Non Oui Besoins Tests Conception haut-niveau Programmation Intégration Spécification Conception bas-niveau Déploiement Maintenance Définition des besoins principaux

Affectation des besoins aux incréments Conception de l’architecture du système Développement d’un incrément Validation de l’incrément Intégration de l’incrément Validation du système Système incomplet Système final

démarche itérative et incrémentale basée sur la réalisation de prototypes successifs.

Figure 5: Modèle en spirale [10]

Au début des années quatre-vingt-dix, est apparu le modèle en

fontaine qui combine une approche en cascade traditionnelle à la

possibilité de retour en arrière pour plusieurs étapes du développement. La démarche de la méthode orientée-objet O* [11] s’appuie sur ce modèle.

Figure 6: Modèle en fontaine [12]

Après ces modèles de processus, d’autres ont vu le jour. Parmi les plus connus, le modèle RUP (Rational Unified Process) associé aux diagrammes UML (Unified Modeling Language), préconise une approche itérative et incrémentale où la durée des incréments se calcule en mois.

Figure 7: Méthode RUP [13]

Enfin, nées à la fin des années quatre-vingt-dix, les méthodes agiles sont la dernière évolution des démarches de développement. Itératives et incrémentales, elles suivent des cycles beaucoup plus courts de deux à quatre semaines. Des réunions quotidiennes, favorisant le travail en équipe, permettent à tous les membres des projets de faire le point sur leurs avancées ou problèmes. La proximité du client du projet est aussi une spécificité.

Figure 8: Modèle XP [14]

Figure 9: Modèle SCRUM [15], [16]

Ci-dessus, sont présentées les méthodes agiles les plus utilisées : extreme Programming (XP) et Scrum.

Voyons maintenant les propositions de la littérature pour l’intégration ou le rapprochement des méthodes agiles et de la conception centrée utilisateurs.

METHODES COMBINANT CCU ET

AGILITE

Déterminer les différentes alternatives et les contraintes

Evaluer les alternatives, identifier et résoudre les risques Analyse des risques Analyse des risques Analyse des risques Analyse des risques Prototype 3 Prototype 2 Prototype 1 Prototype Opérationel Intégration et planning de tests Concept d’opération Conception du produit Conception détaillée Code Test d’intégration Test d’acceptation Service Planning de développement Planning des besoins Planning de cycle de vie

Plannifier la phase suivante

Validation des besoins

Développer, Vérifier le produit du niveau suivant Modèles REVIEW Besoins du logiciel Validation et Vérification de la conception Emulations Benchmarks Tests Analyse des besoins Spécification des besoins des utilisateurs Spécification des besoins du logiciel Conception du système Conception du programme Codification Unit test Tests du système Utilisation du programme Développement approfondi Maintenance

Dans [17], l’auteur adapte les méthodes de conception centrées utilisateurs (CCU) aux méthodes agiles sur trois aspects que sont le « timing », la « granularité » et le « reporting ». Après un rappel des caractéristiques des méthodes agiles, l’auteur montre comment ses adaptations les améliore.

Concernant le « timing », elle rappelle que les équipes agiles travaillent sur quelques nouveaux éléments à la fois et peuvent appliquer les tests d’utilisabilité sur les quelques éléments les plus importants. Ces tests doivent être menés avant le démarrage de la phase de codage pour un maximum d’efficacité. Comme les cycles sont courts et que les travaux doivent être menés séparément, le parallélisme est utilisé pour les « équipes de concepteurs » et les « équipes de développeurs ». A chaque cycle, le travail réalisé par les ergonomes est détaillé.

A propos de la « granularité », la solution décompose les étapes de conception larges en portions (les « design chunks ») plus petites et adaptées à la durée des cycles.

Enfin, les méthodes agiles privilégient le « reporting » par la démonstration, plutôt que par l’écrit. Ainsi les spécifications sont allégées et réduites au minimum. Le travail mené en collaboration avec les équipes agiles a permis de limiter les informations vraiment utiles à transmettre : (1) Sur quels modèles nous travaillons et quand les développeurs recevront-ils ces modèles, (2) les résultats des tests d’utilisabilité et les avancées sur les « design chunks », (3) les recommandations et correctifs pour la version courante, (4) les informations sur les utilisateurs et les tâches provenant d’utilisateurs extérieurs lors de visites de terrain et (5), les spécifications d’interface utilisateur à implementer.

Le texte n’est pas le meilleur vecteur pour transmettre ces informations. Aussi, en s’inspirant des méthodes agiles, des cartes

d’avancement sont proposées pour voir en un coup d’œil ce qui a

été fait, ce qui reste à faire, et les changements dans le temps.

Figure 8 : les cartes d’avancement

Malgré l’utilisation de ces cartes, il reste des documents écrits dont on s’attache à réduire en maximum la taille. Profitant des qualités de vitesse et de réactivité des méthodes agiles, la CCU gagne en efficacité.

Dans [18], se pose la question de l’intégration d’ergonomes à l’équipe des développeurs d’un projet agile. Après une présentation des méthodes agiles et de la démarche de conception centrée utilisateur (CCU), la démarche proposée pour le rapprochement des deux est décrite. Elle consiste à intégrer les ergonomes à l’équipe de développement. Les ergonomes participent à toutes les réunions de l’équipe : la réunion d’avancement journalière et la réunion de

livraison et celle de planification, respectivement à la fin et au

début de chaque itération. Son rôle est de faciliter la communication entre les différents métiers. Lors des réunions

journalières, ergonomes et développeurs s’informent mutuellement de leur avancement. Dans les réunions de livraison, les ergonomes peuvent présenter au client et aux développeurs leur travail sous forme de maquettes, recommandations, résultats de tests, etc. Les développeurs peuvent leur faire très rapidement un retour sur la faisabilité et la difficulté de mettre en œuvre leurs propositions. Le client peut décider de la réalisation, de l’abandon ou de la priorité de la réalisation. A l’inverse, les développeurs présentent aux ergonomes leur travail. Ils peuvent ainsi leur faire immédiatement des recommandations et vérifier que les développeurs suivent ses recommandations. Lors des réunions de

planification pour la préparation de la prochaine itération, la

présence des ergonomes et des développeurs est également cruciale. Le travail des ergonomes passe par la définition du

contexte d’utilisation, l’analyse de la tâche, le maquettage fonctionnel et des tests d’utilisabilité. Pour concilier CCU et agilité,

les tests ergonomiques réalisés sont simplifiés : le nombre de fonctionnalités testées et le nombre d’utilisateurs testeurs limités, l’utilisation des maquettes « basse fidélité » ou papier ou d’analyses heuristiques réalisées (celles de Nielsen [19] ou celles

basées sur les critères ergonomiques de Bastien et Scapin [20])

préférées. Afin de les reproduire plus fréquemment leur coût est réduit. Des guides d’interface sont écrits pour présenter les règles d’homogénéisation des développements. Ceci contribue à la convergence de la CCU et des méthodes agiles. D’autres pistes comme l’utilisation des personas ou la vérification de la

non-régression de l’utilisabilité tout au long du projet peuvent être

explorées.

Dans [21], les auteurs ont passé en revue, en 2010, 309 articles potentiellement sur le thème de l’intégration des méthodes agiles et des approches de conception centrées utilisateur. Cet article détaille la méthode utilisée, en particulier les mots clés liés aux méthodes agiles et / ou à la conception centrée utilisateur, recherchés. Il conclut sur la nécessité de mener davantage d’études empiriques et/ou expérimentales sur le rapprochement des méthodes agiles et des méthodes centrées utilisateurs. L’intégration des deux doit s’appliquer à la phase de conception comme à la phase

d’évaluation d’utilisabilité. A la fin de l’article, un processus

faisant la synthèse des éléments rencontrés dans les articles passés en revue est présenté.

Figure 9 Processus entrelaçant CCU et Méthodes Agiles

[22] présente une synthèse très claire et complète des publications trouvées en 2013 sur le thème de la combinaison des méthodes agiles et de la CCU. 307 articles sont passés en revue, puis 26 retenus après un premier filtrage. Après un deuxième filtrage 6 articles supplémentaires ont été ajoutés aux 26 pour un total de 32. Cette étude bibliographique s’appuie sur la méthode proposée par Kitchenham et Charters [23] et définit au préalable les questions à poser. Cette étude montre que les quatre méthodes d’évaluation centrée utilisateur les plus utilisées sont (1) le prototypage rapide, (2) les enquêtes individuelles, (3) les tests formels et (4) les

évaluations heuristiques. La plupart des études font des évaluations

d’utilisabilité durant la phase d’implémentation, la plus risquée. L’idéal est de faire ces évaluations tôt dans le projet et à chaque itération. On observe également que très peu d’expériences contrôlées sont mises en place. Enfin, la plupart des évaluations sont manuelles donc plus rapides et économiques mais moins évolutives.

Après une présentation des principes des méthodes agiles et de la CCU, [24] montre les similarités entre les deux : (itérative, développement centrée sur l’humain) pouvant favoriser leur rapprochement. Il appuie le modèle d’intégration défini par Sy dans [17]. Il présente une étude qualitative réalisée auprès de 10 participants aux profils variés en Europe, au Canada et aux USA, travaillant pour la plupart dans des entreprises différentes et ayant des connaissances en CCU. En appliquant la « grounded theory » (ou théorie ancrée), les auteurs cherchent à construire une théorie, à partir des données collectées, pour faire émerger une approche commune montrant comment les participants utilisent méthode agile et CCU, dans différentes entreprises, en considérant trois points de vue : l’un généraliste, l’autre spécialiste et le dernier hybride. Toutes les équipes des participants suivent le processus de Sy [17]. Des différences existent en terme de rôles et responsabilités. La CCU nécessite une étape en début de projet, contrairement au méthodes agiles. Un compromis conduit à la mise en place d’une étape 0, certes allégée mais présente pour la CCU. Dans [25], les auteurs, après un état de l’art critique sur les méthodes agiles intégrant la CCU, proposent une nouvelle méthode ayant des points communs et des différences avec les autres

propositions de la littérature. Cette méthode veut assurer une meilleure implication de l’utilisateur (1) en conservant la phase de conception minimale avant les développements, (2) en intégrant l’ergonome dans l’équipe agile, (3) en appliquant itérativement des tests utilisateurs dans la phase de développement avec retours intégrés à cette itération et (4) en gérant la non régression par la participation d’utilisateurs nouveaux et récurrents. La méthode a été testée sur un projet R&D de 3 mois avec succès. La suite de ces travaux a abouti à [26].

L’adaptation de la CCU aux méthodes agiles est donc possible et l’optimise en la rendant plus rapide et efficace.

DEVELOPPEMENT D’OBJETS CONNECTES

AVEC LES METHODES HYBRIDES

Figure 10 : Exemples d’interface pour objets connectés

[27] propose une définition de l’objet connecté après sa première définition [28] et pose le problème de la conception d’objets connectés. Un mini guide liste les questions à se poser avant le lancement de leur développement. Voyons maintenant quelle (s)

méthode(s) sont la/les plus appropriée(s) pour le développement des objets connectés. Il existe une grande variété d’objets connectés

et ce, dans beaucoup de domaines. « Bardés » de capteurs ils génèrent des mesures analysées et restituées sous forme de

graphiques pour la santé (figure 12a), ou de cartes géographiques

pour l’agriculture (figure 12d). Les interfaces IOT (Internet of

Things) sont parfois tangibles, mobiles ou classiques. Ils peuvent

être de petite taille (par exemple les montres et bracelets connectés) et disposer de capacités réduites pour leurs composants électroniques et pour l’affichage d’où l’utilisation de pictogrammes petits, multilingues et non ambigus (voir figure 12a et 12b).

L’intégration des méthodes agiles et de la CCU fait partie des « bonnes pratiques » pour le développement logiciel. Toutefois,

l’intégration d’autres pratiques et méthodes métiers suivies par des professionnels est nécessaire pour les projets pluridisciplinaires comme les projets IOT. Il existe des méthodes dédiées à l’IOT comme Pawen [29], Ignite [30] ou l’IOT methodology [30]. Elles s’appuient sur les principes du Lean UX [31], [32] et du design

thinking [33] ou de user research. Certaines prônent la

combinaison de méthodes, dans [30], par l’utilisation d’« essence ».

Le Design Thinking n’a pas un seul modèle, mais plusieurs [34]: - le modèle de la Stanford d.School,

Figure 11: Les 5 étapes du modèle de la Stanford d.school

- le modèle du double diamant du design council

Figure 12: les 4 phases du modèle du double diamant

- le modèle du design sprint par Google

Figure 13: Approche de Google pour les produits numériques

Influencée par le design thinking, la méthode Lean Startup (observe, oriente, décide, agit) de Toyota et le développement agile,

Lean UX [35] permet un développement logiciel extrêmement

rapide, satisfaisant les besoins du client en utilisant un minimum de ressources. Elle prône : (1) la création rapide d’un prototype testable par des utilisateurs représentatifs, (2) la réalisation des choses les plus petites possibles, (3) l’implication continue des utilisateurs durant tout le cycle, (4) l’obtention d’un MVP (minimum viable product) à chaque sprint, (5) la contribution des données test à la compréhension de la conception et du plan d’implémentation.

User research ([36], [37]) tente d’améliorer l’expérience utilisateur

par la compréhension de la relation entre les comportements de l’usage réel et la conception en mesurant le comportement et les

attitudes des utilisateurs pour voir si le produit (ou service) est utilisable, utile et agréable.

La méthode Pawen (People AWare Environnement), par une approche descendante, combine propositions utilisateurs et approche technologique. La Première étape consistant à obtenir une vision du produit est suivie d’un cycle basé sur l’expérience des utilisateurs (UX): (1) recherche, (2) conception, (3) prototypage, (4) évaluation, (5) affinement.

Ignite couvre tous les aspects du développement des IOT. Elle est

structurée en 2: l’exécution de la stratégie IOT par la gestion d’un portefeuille de projets IOT pour l’entreprise et la fourniture de la

solution IOT en la planifiant, la construisant et l’exécutant.

Figure 14 : Vue d’ensemble de la méthode Ignite

L’IOT methodology s’appuie sur les méthodes agiles et est inspirée de Lean startup et du Design thinking. Monolithique et générique, elle est centrée sur l’utilisation d’IOT canvas adaptés du lean

canvas et de l’architecture de référence IOT OSI adaptée des

normes OSI de l’ISO. Elle prône l’itération de 6 étapes: la co-création, la réflexion (Ideate), les questions/réponses, la modélisation IOT OSI, le prototypage et le déploiement.

L’Essence [30], définie comme un nouveau standard de OMG, permet de définir une base commune pour l’hybridation de pratiques définies dans tant de méthodes.

CONCLUSION

Cet article s’intéresse à l’intégration de méthodes agiles et centrées utilisateurs. Elles sont reconnues comme « bonnes pratiques » pour le développement logiciel. [22] rappelle que plusieurs approches mixtes agile/CCU ont été testées avec succès pour les applications mobiles. Toutefois, elles peuvent être combinées à d’autres pratiques pour répondre aux exigences des projets pluridisciplinaires comme par exemple le développement d’objets connectés prôné par les essences [30].

Ces methodes et combinaisons de pratiques seront utilisées et experimentées pour le développement de prototypes d’objets connectés par les étudiants qui suivront la filière de licence professionnelle sur les objets connectés s’ouvrant l’an prochain à l’IUT Paris Descartes. Cela contribuera às faire avancer ces travaux et permettra une comparaison plus pragmatique des différentes approches proposées.

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