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Conception et systémiqueConception et systémique
Méthodologie de conceptionMéthodologie de conception
CP41Méthodologies de conception
Samuel GOMES (UTBM)samuel.gomes@utbm.fr
Département GMCLaboratoire SeT-ERCOS
2
DéfinitionsDéfinitions
Invention
Action de trouver, découvrir, mettre à jour une nouvelle idée, un nouveau phénomène, un nouveau concept
Innovation
(OCDE, Manuel de Frascati) : l’innovation est la transformation d’une idée en un produit vendable nouveau ou amélioré, ou en une nouvelle méthode de service social
Elle couvre toutes les activités scientifiques, techniques, commerciales et financières nécessaires pour assurer le succès du développement et de la commercialisation de produits manufacturés nouveaux ou améliorés ou pour introduire une nouvelle méthode de service.
Pro
cessu
s d
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cep
tion
3
DéfinitionsDéfinitions
Proce
ssus
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nova
tion
Pro
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tion
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Cycle de vie du produitCycle de vie du produit
Un produit naît, vit chez le client et meurt lorsqu’il est retiré du marché
PRODUIT
USAGECe qu’il fait
FONCTIONCe qu’il doit
STRUCTURECe qu’il est
EXISTENCEComment il est obtenu
Marketing
Bureau d’étudesBureau des méthodes
Production
Maintenance
Pro
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5
DéfinitionsDéfinitions
Conception
la notion de ‘conception’ désigne des choses diverses et variées : philosophe artiste politique biologiste architecte …ingénieur ?
sens étymologique :concept = « représentation mentale générale et abstraite d’un objet » (P.Robert)conception = « formation d’un concept, d’une idée dans l’esprit humain »
(P.Robert)
Concevoir = « capter » et « maîtriser » des idées
La conception n’est pas l’exploit technologique à tout prix une recette de cuisine la créativité sans réalisme purement technique ou scientifique linéaire du problème vers la solution confortableP
rocessu
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Rétroaction(feedback)
La conception, une problématique de résolution de problèmes, La conception, une problématique de résolution de problèmes, avec une boucle de rétroactionavec une boucle de rétroaction
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Problème Résultat
Pro
cessu
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Rétroactions(feedback)
La conception, une problématique de résolution de problèmes, La conception, une problématique de résolution de problèmes, avec une boucle de rétroactionavec une boucle de rétroaction
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Sujetinitial
MaquetteProto
Pro
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cep
tion
Application dans le cadre CP41Application dans le cadre CP41
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DéfinitionsDéfinitions
Projet
(AFNOR, norme X50-105) : un projet est un processus, une action spécifique, nouvelle, qui structure méthodiquement et progressivement une réalité à venir, pour laquelle on n’a pas encore d’équivalent.
Technologie
(A.D. LITTLE) : ensemble de sciences, méthodes, procédés, savoir-faire techniques et de gestion constituant, à un moment donné, le fonds commun de connaissances nécessaires à la conception, la réalisation, la commercialisation de produits ou de services.
(Dussauge & Ramanantsoa) : application concrète de connaissances scientifiques et techniques à la conception, au développement et à la fabrication d’un produit.P
rocessu
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Organisation de l’entrepriseOrganisation de l’entreprise
Chaîne de valeur de l’entreprise
Développement technologique
Org
an
isati
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et
str
até
gie
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Stratégie d’entrepriseStratégie d’entreprise
Démarche générale et outils méthodologiques de la stratégie d’entreprise
Org
an
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gie
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De la conception routinière à l’innovationDe la conception routinière à l’innovationP
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Le concept de systèmeLe concept de systèmeC
on
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tion
et
systé
miq
ue Le mot système dérive du grec "systema" qui signifie "ensemble organisé".
Pour de nombreux auteurs, un système est un ensemble complexe d'éléments en interaction dynamique
Le Moigne (1977), de son côté, considère le système comme "un objet qui, dans un environnement, doté de finalités, exerce une activité et voit sa structure interne évoluer au fil du temps, sans qu'il perde pourtant son identité unique...
Il n'est peut-être pas inutilement redondant de répéter que tout système est constitué de nombreux éléments organisés d'une certaine manière et en interaction dynamique.
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Le concept de systèmeLe concept de systèmeC
on
cep
tion
et
systé
miq
ue Le système peut être en général facilement identifié et reconnu (c'est-à-
dire perçu et représenté, voire modélisé) par un ou, plusieurs observateurs pendant une période relativement longue.
Comment différencier le système du "non-système"? PERIMETRE
Quelles sont les parties du système? COMPOSANTS
Quelles sont les relations entre ces parties? INTERACTIONS
Quelles sont les fonctions des parties dans le système? FINALITE
Comment s'établit et se maintient la cohérence du système? HOMEOSTASIE
Comment s'organisent les relations entre le système et son environnement? RETROACTION
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Le concept de systèmeLe concept de systèmeC
on
cep
tion
et
systé
miq
ue Le mot système dérive du grec "systema" qui signifie "ensemble organisé".
Pour de nombreux auteurs, un système est un ensemble complexe d'éléments en interaction dynamique
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La pensée systémiqueLa pensée systémiqueC
on
cep
tion
et
systé
miq
ue L'approche systémique parfois nommée analyse systémique est un champ
interdisciplinaire relatif à l'étude d'objets complexes réfractaires aux approches de compréhension classiques.
Face à ce type de problème, il est nécessaire d'adopter :
• une vision élargie du problème du simple composant vers le système global dans lequel il est intégré
• une démarche globale, en s'attachant davantage aux échanges (interactions) entre les parties (composants) du système qu'à l'analyse de chacune d'elles
• en raisonnant par rapport à l'objectif du système, à sa finalité (téléologie)
• en établissant les états stables possibles du système (homéostasie)
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La pensée systémiqueLa pensée systémiqueC
on
cep
tion
et
systé
miq
ue
Approche analytique Approche systémique QUI PROCEDE PAR ANALYSE ( décomposition ,
résolution ) DANS LA DEMONSTRATIONQUI SE RAPPORTE A UN SYSTEME DANS SON
ENSEMBLE OU QUI L'AFFECTE.
Isole: se concentre sur le élémentsRelie: se concentre sur les interactions entre
les éléments
Considère la nature des interactions Considère les effets des interactions
S'appuie sur la précision des détails S'appuie sur la perception globale
Modifie une variable à la fois.Modifie des groupes de variables
simultanément.
Indépendante de la durée: les phénomènes considérés sont réversibles.
Intègre la durée et l'irréversibilité.
La validation des faits se réalise par la preuve expérimentale dans le cadre d'une
théorie.
La validation des faits se réalise par comparaison du fonctionnement du modèle
avec la réalité.
Approche efficace lorsque les interactions sont linéaires et faibles.
Approche efficace lorsque les interactions sont non linéaires et fortes.
Conduit à un conception par discipline (juxta-disciplinaire).
Conduit à une conception pluridisciplinaire.
Conduit à une action programmée dans son détail
Conduit à une action par objectifs
Connaissance des détails, buts mal définis
Connaissance des buts, détails flous
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La pensée systémiqueLa pensée systémiqueC
on
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et
systé
miq
ue
• Le principe de totalité exprime l'idée que les interactions entre les différents éléments d'un systèmes ne peuvent s'appréhender qu'au niveau de la totalité et non au niveau des éléments pris séparément
• Le principe d'interaction implique que chaque élément peut s'informer et agir sur l'état des autres
•Cas particuliers d’interactions : rétroaction positive ou rétroaction négative (feedback)
+ =
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La pensée systémiqueLa pensée systémiqueC
on
cep
tion
et
systé
miq
ue • Le principe d'homéostasie caractérise un système auto-régulé,
c'est à dire capable de réagir à toute modification, d'origine interne ou externe, pour revenir à son état initial
• Le principe d'équifinalité indique qu'un même résultat peut être obtenu par des voies et conditions initiales différentes.
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La modélisation systémiqueLa modélisation systémiqueC
on
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systé
miq
ue
Composant 1 Composant 2
Composant 3
Composant 5
Composant 6
SYSTEME
SOUS-SYSTEME
environnement2 environnement3
environnement1
Réservoir 1
Interaction(Flux de matière)
Périmètre du système
Interaction(Flux d’énergie)
Interaction(Flux d’information)
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Définitions liées à la modélisation systémiqueDéfinitions liées à la modélisation systémiqueC
on
cep
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et
systé
miq
ue • composant : entité constitutive du système
• réservoir : composant du système stockant de la matière, de l’énergie ou de l’information
• flux : transfert de matière, d’énergie ou d’informations
• sous-système : sous-ensemble du système
• environnement : entité extérieure au système
• paramètre : valeur qui est constante pour un cas ou un scénario étudié, mais qui pourrait varier pour des cas différents (ex., un taux de production)
o constante : valeur qui ne change jamais pour le système étudié (ex., constante gravitationnelle, point de gel de l’eau)
o variable : valeur qui change avec l’évolution du système (ex., le niveau d’eau dans un lac ; le débit d’une rivière) ; variable d’état (relié à une entité) ; variable de forçage (provient de l’extérieur du système)
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Con
cep
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et
systé
miq
ue
1er niveau : le système est identifiable (INERTE)
2ème niveau : le système est actif : il "fait" (OPERANT)
3ème niveau : le système est régulé (REGULE)
4ème niveau :le système s'informe sur son propre comportement (INFORME)
5ème niveau : le système mémorise (A MEMOIRE)
6ème niveau : le système décide de son comportement (A DECISION)
7ème niveau : le système coordonne ses décisions d'action (VIVANT)
8ème niveau : le système imagine et conçoit de nouvelles décisions possibles et se réalise (HUMAIN)
Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un système
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Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
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et
systé
miq
ue
• Système inerte : exemple d’un système de chauffage
la bouillote à base de pierre ponce
SYSTEME
Interaction(Flux d’énergie)
Interaction(Flux d’énergie)
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Pierre de lave linge
SYSTEME
Périmètre du système : Phase de chauffage de l’utilisateur
Pierre de lave linge
SYSTEME
Périmètre du système : Phase chauffage de la pierre
Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
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ue
Feu
Énergie thermiqueT° = 1000°C
• Modélisation systémique du système inerte : exemple d’un système de chauffage – la bouillote à base de pierre ponce
Lit utilisateur
Energie thermiqueT° = 70°C
AtmosphèreEnergie thermique
T° = 70°C
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Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
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et
systé
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ue • Système opérant : exemple d’un système de chauffage – Poêle à bois
SYSTEME
Partie opérante
Interaction(Flux matière)
Interaction(Flux énergie + matière)
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Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
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tion
et
systé
miq
ue • Système opérant : exemple d’un système de chauffage – Poêle à bois
Bâti
SYSTEME
Air ambiant
UtilisateurBois
Périmètre du système
Air ambiantOxygène
Foyer
Feu
Air extérieur
CO2 + suies
Énergie thermiqueT°=80°C
Énergie thermiqueT°=1000°C
Bois
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Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
cep
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et
systé
miq
ue • Système régulé : exemple d’un système de chauffage – radiateur
thermostatique
SYSTEME
Système opérant
Systèmed’information
Capteur + traitementInteraction
(Flux énergie)Interaction
(Flux énergie)
Interaction(Flux information T°)
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SYSTEME
Interaction(Flux information T°
+ tarif EDF)
Interaction(Flux énergie)
Système opérant
Systèmed’information
Capteur + traitementInteraction(Flux énergie)
Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
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et
systé
miq
ue • Système informé : exemple d’un système de chauffage – radiateur
thermostatique, à fil pilote (EDF)
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SYSTEME
Interaction(Flux énergie)
Système opérant
Systèmed’information
Capteur + traitement + mémoireInteraction(Flux énergie)
Interaction(Flux information T°)
Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
cep
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et
systé
miq
ue • Système à base de mémoire : exemple d’un système de chauffage –
radiateur thermostatique avec programmateur
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Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
cep
tion
et
systé
miq
ue • Système à décision : exemple d’un système de chauffage – à base
d’intelligence artificielle (innovation possible ?)
SYSTEME
Interaction(Flux énergie
+ information)Interaction
(Flux énergie)
Système opérant
Systèmed’information
Capteur + traitement + mémoire
Systèmede
décisionInteraction
(Flux information T°)
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Différents niveaux d’évolution d’un systèmeDifférents niveaux d’évolution d’un systèmeC
on
cep
tion
et
systé
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ue • Système vivant : exemple d’un système de chauffage – être vivant
(invention ?)
SYSTEME
Interaction(Flux énergie
+ information)Interaction
(Flux énergie)
Système opérant
Systèmed’information
Capteur + traitement + mémoire
Systèmede
décisionInteraction
(Flux information T°)
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DéfinitionsDéfinitions
Connaissance
Le concept de connaissance renvoie à la capacité de disposer d'une représentation mentale d'une réalité plus ou moins bien circonscrite, soit simplement informative, soit intégrant des modèles de compréhension ou de comportement plus ou moins élaborés
Toute connaissance d'un objet au sens le plus large du terme implique ainsi de disposer de descripteurs, de valeurs et de relations, et va dans le sens d'une théorisation, qui tend à être partagée, soit par un groupe social, soit par la société toute entière.
Pro
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DéfinitionsDéfinitions
Compétence
(Maurice de Montmollin) : la compétence est l’ensemble stabilisé de savoirs et de savoir-faire, de conduites-types, de procédures standards, de raisonnements, donc de connaissances que l’on peut mettre en oeuvre sans apprentissage nouveau.
La compétence se définit d’abord au niveau individuel : c’est la capacité pour un individu de mettre en oeuvre ses connaissances et de valoriser son savoir-faire dans un cadre professionnel, plusieurs expériences réalisées avec succès.
C’est au niveau intermédiaire entre l’individu et l’entreprise que se construit ensuite la compétence collective, par interaction avec d’autres professionnels réunis dans le même service, le même atelier, la même équipe projet pour une réalisation commune.
Pro
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