COM-21573

INGÉNIERIE, DESIGN ET COMMUNICATION

NOTES DE COURS

Daniel Dupuis,

Faculté de sciences et génie,

Université Laval

© FSG 2006

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REMERCIEMENTS

Le cours Ingénierie, design et communication (COM-21573), mis à l’horaire pour la première fois à la session d’hiver 2000, a été réalisé par une équipe de professeurs, de professionnels et de chargés de cours de la faculté des sciences et de génie.

Le professeur Daniel Rousse du département de génie mécanique a coordonné les activités de conception de ce cours de 1999 à 2002. Il a contribué de façon importante à la rédaction de la première version des notes de cours.

Le cours a été coordonné par les professeurs Jean-Claude Méthot (département de génie chimique) et Michel Rocheleau (département de géologie et de génie géologique) à la session d’hiver 2003 et par les professeurs Christian Bouchard (département de génie civil) et Michel Rocheleau aux sessions d’hiver 2004 et 2005. Depuis la session d’hiver 2006, le cours est coordonné par Daniel Dupuis, chargé d’enseignement à la faculté de sciences et génie.

L’équipe du cours COM-21573 désire remercier toutes les personnes, et elles sont nombreuses, qui ont participé à sa réalisation. Mentionnons la contribution des professeurs Christian Bouchard (2000-2005), Louis Cloutier (2000), Alain Curodeau (2001), Marie-Laure Dano (2002-2003), Jean-Claude Méthot (2000-2003), Michel Rocheleau (2001-2006) et Daniel Rousse (2000-2004); des professionnels, Pierre Choquette (2000-2003) et Louise Arsenault (2000-2005); ainsi que des chargés de cours, Nathalie Boudreault (2001-2003), Louis-Patrick Boulianne (2003), Colombe Dalpé (2000-2002), Daniel Dupuis (2000, 2001, 2005, 2006), Liliana Gavril (2002-2006), Laurent Giraud (2002), Jean-François Harbour (2003-2004), Julien Milot (2003-2004) et Corina Oancea (2001-2003 et 2006).

La qualité de ce cours a été reconnue par l’obtention du Prix Alan Blizzard en 2002, remis aux responsables du cours par la Société pour l’avancement de la pédagogie dans l’enseignement supérieur (SAPES).

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Table des matières

Section 1 – Ingénierie..................................................... 1

1. Gestion de projet ................................................................................................ 2

1.1. Vue d’ensemble ........................................................................................................................... 2

1.1.1. Nécessité d’une gestion efficace............................................................................................ 2 1.1.2. Étapes et portails.................................................................................................................... 3 1.1.3. Répartition des rôles .............................................................................................................. 5

1.2. Structure de projet....................................................................................................................... 8

1.2.1. Proposition.............................................................................................................................. 8 1.2.2. Études initiales ....................................................................................................................... 9 1.2.3. Études détaillées .................................................................................................................... 9 1.2.4. Développement et essais préliminaires ............................................................................... 10 1.2.5. Validation.............................................................................................................................. 11 1.2.6. Mise en service..................................................................................................................... 12 1.2.7. Revue post-implémentation.................................................................................................. 12

2. Tenue de réunion.............................................................................................. 13

2.1. Rôle et fonction des participants ............................................................................................. 13

2.1.1. Animateur ............................................................................................................................. 13 2.1.2. Secrétaire ............................................................................................................................. 15 2.1.3. Participants........................................................................................................................... 15

2.2. Préparation de la réunion ......................................................................................................... 16

2.2.1. Justification de la tenue d’une réunion................................................................................. 16 2.2.2. Définition des objectifs ......................................................................................................... 17 2.2.3. Sélection des participants .................................................................................................... 18 2.2.4. Préparation de l’ordre du jour............................................................................................... 18 2.2.5. Organisation matérielle ........................................................................................................ 20

2.3. Déroulement de la réunion ....................................................................................................... 20

2.3.1. Démarrage............................................................................................................................ 21 2.3.2. Progression .......................................................................................................................... 21 2.3.3. Clôture .................................................................................................................................. 21

2.4. Documents de travail ................................................................................................................ 23

2.4.1. Ordre du jour ........................................................................................................................ 23 2.4.2. Compte-rendu....................................................................................................................... 24

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Section 2 – Design........................................................ 26

3. Méthodologies de design en ingénierie......................................................... 27

3.1. Méthodologie préconisée ......................................................................................................... 29

3.1.1. Définition du problème ......................................................................................................... 30 3.1.2. Conceptualisation de solutions............................................................................................. 30 3.1.3. Analyse de faisabilité............................................................................................................ 31 3.1.4. Développement des solutions .............................................................................................. 31 3.1.5. Sélection du concept optimal ............................................................................................... 32

4. Définition du problème..................................................................................... 34

4.1. Identification des besoins......................................................................................................... 35

4.1.1. Données et restrictions......................................................................................................... 35 4.1.2. Résumé des besoins ............................................................................................................ 36

4.2. Définition des objectifs ............................................................................................................. 36

4.3. Élaboration du cahier des charges.......................................................................................... 37

4.3.1. Critères d’évaluation............................................................................................................. 37 4.3.2. Barème d’évaluation............................................................................................................. 38 4.3.3. Spécifications ....................................................................................................................... 39

4.4. Exemple concret ........................................................................................................................ 39

4.4.1. Identification et résumé des besoins .................................................................................... 40 4.4.2. Définition des objectifs ......................................................................................................... 40 4.4.3. Élaboration du cahier des charges....................................................................................... 41

5. Conceptualisation de solutions....................................................................... 44

5.1. Analyse fonctionnelle................................................................................................................ 45

5.1.1. Description............................................................................................................................ 45 5.1.2. Diagramme fonctionnel ........................................................................................................ 45

5.2. Recherche d’idées de solution................................................................................................. 46

5.2.1. Brainwriting........................................................................................................................... 46 5.2.2. Brainstorming ....................................................................................................................... 47

5.3. Élaboration de concepts de solutions..................................................................................... 48

5.3.1. Construction de concepts..................................................................................................... 48 5.3.2. Analyse des concepts .......................................................................................................... 49 5.3.3. Description technique d’une solution ................................................................................... 49

5.4. Exemple concret ........................................................................................................................ 51

5.4.1. Diagramme fonctionnel ........................................................................................................ 51 5.4.2. Élaboration des solutions ..................................................................................................... 53 5.4.3. Description technique........................................................................................................... 53

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6. Analyse de faisabilité ....................................................................................... 58

6.1. Identification des aspects de l’analyse ................................................................................... 58

6.2. Synthèse de l’analyse ............................................................................................................... 60

6.2.1. Présentation ......................................................................................................................... 60 6.2.2. Discussion et décision.......................................................................................................... 61

6.3. Exemple concret ........................................................................................................................ 61

7. Développement des solutions ......................................................................... 64

7.1. Élaboration du plan de développement .................................................................................. 64

7.2. Développement des concepts .................................................................................................. 65

7.2.1. Élaboration détaillée des solutions....................................................................................... 65 7.2.2. Synthèse des résultats ......................................................................................................... 67

7.3. Exemple concret ........................................................................................................................ 67

7.3.1. Plan de développement........................................................................................................ 68 7.3.2. Développement de solution.................................................................................................. 70 7.3.3. Synthèse des résultats ......................................................................................................... 72

8. Sélection du concept optimal .......................................................................... 74

8.1. Matrice de décision ................................................................................................................... 74

8.2. Analyse ....................................................................................................................................... 75

8.3. Exemple concret ........................................................................................................................ 76

Section 1 – Ingénierie

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1. Gestion de projet

1.1. Vue d’ensemble

1.1.1. Nécessité d’une gestion efficace

Le développement et le succès à court et à long terme d’une entreprise sont directement liés à l’efficacité des équipes de management. Créer de nouveaux produits, de nouvelles usines et de nouvelles organisations nécessite une gestion rigoureuse et un respect fidèle de contraintes méthodologiques, temporelles et budgétaires.

Différentes techniques permettent de gérer les changements cités ci-dessus et de minimiser leurs impacts négatifs sur l’entreprise. Idéalement, ces techniques doivent faire ressortir la stratégie préconisée pour amorcer le changement (quoi faire) et la structure utilisée pour réaliser le changement (comment le faire). Un manque de structure ou de stratégie mène généralement à l’échec d’un projet et peut quelquefois conduire à la perte de l’entreprise. Le schéma de la Figure 1.1 illustre les raisons principales qui mènent à l’échec d’un projet.

Figure 1.1 – L’échec d’un projet. Deux raisons principales peuvent mener à l’échec d’un projet : une mauvaise connaissance de la stratégie à adopter et un manque de structure de projet (adapté de Buttrick, 2002).

Les énoncés ci-dessous permettent de maximiser l’efficacité du processus de gestion de projet et de favoriser les chances de réussite d’une entreprise.

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• S’assurer que les projets ont des objectifs cohérents avec la stratégie de l’entreprise.

• Utiliser une structure de projet simple et bien définie.

• Valider la viabilité du projet à chaque étape.

• Impliquer le client dans les premières étapes du projet afin de cibler ses besoins réels.

• Favoriser l’utilisation d’équipes multifonctionnelles.

• Insister sur les premières étapes de développement.

Ce chapitre présente les informations nécessaires à la compréhension de la structure de projet présentée dans le contexte de ce cours, en insistant sur les notions d’étapes et de portails ainsi que sur les rôles et fonctions des différents intervenants. La présentation des différentes étapes de la méthodologie et des livrables qui y sont associés est effectuée dans la dernière section de ce chapitre.

1.1.2. Étapes et portails

L’utilisation d’une approche multi-étapes telle que celle qui est proposée dans le cadre de ce chapitre, permet de réduire les risques de faire fausse route en cours de projet. La philosophie de cette approche implique la réalisation d’étapes successives et indépendantes dont les objectifs sont clairement définis en tout début de parcours. Chaque étape est complétée par une phase d’évaluation, qui porte l’appellation de portail et qui permet aux intervenants de faire le point sur l’avancement du projet et d’en revalider la pertinence et les objectifs avant d’entreprendre l’étape suivante. Les concepts d’étapes et de portails sont définis dans les paragraphes qui suivent et détaillés pour une structure de projet générale à la section 1.2.

Étapes :

Ce sont des périodes d’une durée prédéterminée au cours desquelles le boulot est accompli par les différentes équipes de travail. La Figure 1.2 illustre le schéma typique d’une étape de travail, représentant l’aspect cyclique du processus et l’intégration des concepts de validation et de gestion des risques à l’intérieur de chaque étape.

Figure 1.2 – Étape de travail typique. L’aspect cyclique de l’étape de travail est mis en évidence, de même que l’intégration des notions de gestion de problèmes et de risques (adapté de Buttrick, 2002).

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Le processus débute par l’élaboration d’un plan de projet relatif à l’étape en cours. Ce plan définit non seulement la nature du ou des résultats escomptés au terme de l’étape, mais aussi la méthode utilisée pour atteindre ce résultats et les moyens prévus pour en valider le niveau de satisfaction par rapport aux objectifs fixés. Une fois ce plan défini, le travail proprement dit peut être entrepris. L’avancement des travaux est évalué à intervalles réguliers de façon à s’assurer du respect des éléments du plan de projet (techniques, temporels, financiers, etc.) et des mesures correctives sont apportées dans le cas où certains problèmes sont détectés en cours de route. Le cycle se termine par la livraison d’un résultat précis, le livrable, en lien avec les objectifs de l’étape.

Dans un contexte où différentes fonctions d’une même entreprise ou différents départements d’un même groupe de travail sont regroupées pour accomplir un projet spécifique, il est souhaitable d’intégrer les tâches de chaque fonction à l’intérieur d’une structure unique de façon à s’assurer que tous progressent vers un objectif commun à chacune des étapes. Dans ce cas, chaque département progresse en fonction de son plan de projet spécifique et le ou les gestionnaires de projets s’assurent de l’atteinte des objectifs ou de la livraison des résultats pour chacune des fonctions. Cette approche multi-étapes multi-fonctionnelle est bien décrite dans l’ouvrage de Robert Buttrick [ref].

Portails :

Les portails sont des éléments ponctuels qui permettent d’évaluer le niveau d’atteinte des objectifs d’une étape et de vérifier et valider la pertinence de poursuivre le projet. À chaque portail, il est nécessaire de s’interroger sur :

• La viabilité du projet. Le projet est-il viable en lui-même (sans tenir compte des contraintes externes)? La cohérence avec la stratégie de l’entreprise est-elle respectée? Les risques associés sont-ils acceptables?

• La priorité du projet par rapport aux autres projets en cours ou en préparation. Est-ce que des projets plus importants sont à entreprendre ou à poursuivre au détriment de ce projet? Le projet risque-t-il de mettre en péril des projets prioritaires?

• L’état des finances associées à ce projet. L’entreprise a-t-elle les ressources financières nécessaires à la poursuite du projet?

Les deux premiers aspects sont généralement évalués par le sponsor de projet, de concert avec le comité de programme ou son équivalent si nécessaire. Les rôles et fonctions du sponsor de projet et du comité de programme sont détaillés à la section 1.1.3. L’aspect financier est traditionnellement géré par la direction financière de l’entreprise.

En théorie, une étape ne doit pas être commencée avant que le portail de l’étape précédente n’ait été franchi avec succès. Toutefois, en pratique les portails peuvent être considérés comme le point d’entrée de l’étape suivante, ce qui permet de commencer une étape avant que l’étape précédente ne soit complètement terminée. Le plus souvent, le succès d’une étape est déterminé par la qualité du livrable qui y est associé, en fonction des détails du plan de projet.

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1.1.3. Répartition des rôles

Afin d’optimiser les chances de réussites d’un projet, il faut non seulement maîtriser la méthodologie de projet préconisée, mais aussi comprendre la structure organisationnelle ainsi que le rôles et fonctions des différents acteurs de cette structure. La figure 1.3 illustre une structure typique d’organisation concernant un projet individuel (i.e. dans le cas où aucun autre projet n’est conduit parallèlement par le même groupe de travail). Les rôles et fonctions des différents intervenants sont décrits dans les paragraphes qui suivent.

Comité de pilotage

Sponsor de projet

Chef de projet

Managers d’équipe et équipiers

Figure 1.3 – Structure organisationnelle de projet individuel Le comité de pilotage soutient le sponsor de projet dans ses fonctions. Le chef de projet agit sous la responsabilité du sponsor de projet et est en charge de l’avancement quotidien du projet. Il supervise l’équipe de travail constituée des managers d’équipe et des équipiers. L’initiateur du projet n’apparaît pas dans ce diagramme (adapté de Buttrick, 2002).

Initiateur :

L’initiateur du projet est celui qui en a l’idée originale. Il identifie le besoin à partir d’observations personnelles ou d’une expérience spécifique et il prépare la proposition de projet (dont il est question à la section 1.2.1). L’initiateur du projet peut occuper n’importe quelle fonction à l’intérieur ou à l’extérieur de l’entreprise.

Sponsor de projet :

Le sponsor de projet est celui qui est responsable de l’atteinte des résultats. Son rôle est très actif et primordial au sein de l’organisation. Il s’assure que le projet s’inscrive dans le contexte stratégique de l’entreprise et que sa viabilité soit assurée en tout temps. Il représente l’entreprise au moment des décisions clés. Il approuve et formalise les livrables à chaque portail. Il nomme le chef de projet et participe à la sélection des membres de l’équipe. Finalement, le sponsor de projet est responsable devant le PDG de l’entreprise par l’intermédiaire d’un comité de programme (s’il y a lieu). Souvent, le sponsor de projet est aussi

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le président de ce comité de programme. Le sponsor de projet est en général un directeur ou un cadre supérieur de l’entreprise.

Comité de pilotage :

Une entreprise qui préconise l’approche multi-fonctionnelle dans la réalisation de ses projets trouvera utile de former un comité de programme (aussi appelé « comité de pilotage » ou « groupe de pilotage »), afin d’appuyer le sponsor de projet dans ses fonctions. Le comité de pilotage a pour rôle de contrôler l’avancement du projet et de s’assurer que les intérêts de l’entreprise passent en premier lieu. Les décisions multi-fonctionnelles stratégiques et la résolution de problèmes majeurs sont aussi assurées par ce comité.

Chef de projet :

Le chef de projet est aussi communément appelé « gestionnaire de projet ». Il répond directement du sponsor de projet et est responsable de la conduite du projet et du bon rendement de son équipe de travail. Le chef de projet participe à l’élaboration de l’équipe de travail en collaboration avec le sponsor de projet. Il participe aussi à la définition du projet et à l’élaboration des plans d’actions. Le chef de projet a pour fonction de définir les responsabilités et les objectifs des membres de son équipe. Il contrôle l’avancement du projet, gère les risques et les opportunités et résout les problèmes mineurs qui ne nécessitent pas l’intervention du sponsor de projet. Il est responsable de la livraison des résultats attendus à l’intérieur des délais prévus et en respectant le contenu et la qualité convenus. Il est finalement en charge des communications avec le client.

Équipiers :

Les équipiers répondent directement du chef de projet. Dans le cas de projet de moindre envergure, les équipiers peuvent travailler sur l’ensemble du projet. Dans le cas de projets plus imposants, il est commun de voir des sous-équipes travailler sur un livrable en particulier. À ce moment, une équipe centrale constituée d’une dizaine d’individus rend compte directement au chef de projet, alors qu’une équipe étendue travaille sur l’ensemble des livrables et rend compte uniquement à l’équipe centrale. Afin d’assurer l’efficacité du travail, chaque équipier doit comprendre dès le début des activités, son rôle hiérarchique, ses responsabilités et son niveau d’autonomie.

Les fonctions de chacun des intervenants d’une structure de projet typique sont résumées dans le tableau suivant.

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Tableau 1.1 - Fonctions des différents intervenants d’une structure de projet typique

Intervenant Fonctions

Initiateur • Identifier le besoin initial

• Rédiger et publier la proposition de projet

Sponsor de projet

• S’assurer que le projet s’inscrive dans le contexte stratégique de l’entreprise

• S’assurer que la viabilité du projet soit maintenue

• Représenter l’entreprise lors des décisions clés du projet

• Formaliser les livrables et la finalité du projet

• Résoudre les problèmes majeurs

• Sélectionner le chef de projet et les membres de l’équipe de travail

• Présider le comité de programme

Comité de programme

• Contrôler l’avancement du projet et s’assurer que les intérêts de l’entreprise sont servis au mieux

• Résoudre les problèmes majeurs, contourner les obstacles et prendre les décisions stratégiques

Chef de projet

• Constituer l’équipe de projet en collaboration avec les responsables hiérarchiques appropriés

• Définir le projet et élaborer les plans d’action

• Définir les responsabilités et les objectifs des équipiers

• Contrôler l’avancement du projet

• Gérer les risques et résoudre les problèmes mineurs

• Livrer les résultats escomptés avec la qualité attendus, à l’intérieur des délais prévus

• Assurer la communication avec le client

• Gérer la fin du projet

Équipiers

• Livrer les résultats en fonction des tâches qui leur ont été confiées

• Respecter les budgets et les délais alloués

• Contribuer à la documentation du projet

• Contrôler l’avancement des travaux en fonction des responsabilités qui leur ont été déléguées

• Résoudre les problèmes en confiant au chef de projet ceux qu’ils ne peuvent pas traiter

• Évaluer et gérer les risques dans le cadre de leur responsabilité

• Avertir les équipiers ou le chef de projet des problèmes, risques ou opportunités qu’ils ont pu remarquer

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1.2. Structure de projet

La structure générale de projet est représentée de façon schématique à la Figure 1.4. Cette représentation linéaire permet de distinguer clairement les étapes et les portails de la méthodologie. Les livrables clés de chaque étape y sont également identifiés.

Figure 1.4 - Structure générale de projet La structure présentée ci-dessus met en évidence les étapes, les portails et les livrables clés associés à chaque étape (adapté de Buttrick, 2002).

1.2.1. Proposition

Également identifiée comme étant l’étape d’identification du besoin, la proposition représente l’étape à laquelle le besoin est reconnu et décrit de façon formelle. En prenant soin d’éviter la formulation de conclusions hâtives, il est souhaitable d’y inclure les résultats escomptés du projet et les bénéfices attendus pour l’entreprise. L’étape de la proposition est unique en ce sens qu’elle est la seule dans le cycle de vie du projet qui ne nécessite pas de plan pour savoir comment entreprendre le travail qui suit. Ce portail représente le premier point de décision. Il donne les indications nécessaires pour l’étape des études initiales.

Le livrable clé

• La proposition. Ce document bref (entre 1 et 5 pages) signale les besoins auxquels le projet répond, les résultats attendus (si cela est connu), les bénéfices attendus et sa cohérence avec la stratégie de l’entreprise. S’ils sont connus, l’impact sur l’organisation (technologique et opérationnel), ainsi que les coûts et les délais nécessaires pour l’application du projet y sont également inclus. Une attention particulière doit être apportée à la rédaction de la proposition puisque le simple fait de mettre sur papier le contenu de ce document permet de clarifier sa pensée et assure une bonne communication des intentions de l’initiateur.

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1.2.2. Études initiales

C’est la première étape du projet qui nécessite la participation d’acteurs autre que l’initiateur du projet. Cette étape consiste en un examen rapide (1 à 6 semaines) de la proposition qui permet d’en indiquer les perspectives. À ce moment, le projet proposé est évalué en fonction des intérêts stratégiques de l’entreprise et sa viabilité technologique, financière et opérationnelle est déterminée.

Spécifiquement, l’étape des études initiales permet de :

1) Effectuer une première estimation de l’opportunité, des résultats attendus, des solutions possibles, des coûts et des besoins technologiques.

2) Évaluer l’impact possible sur les plates-formes et les groupes opérationnels, sur l’infrastructure et sur les ressources (humaines, matérielles et financières) ;

3) Vérifier la présence d’un chevauchement, d’une synergie ou d’un conflit avec d’autres projets en cours ou avec des ressources en usage ;

4) Planifier les tâches des étapes restantes.

À la fin de l’étape des études initiales, l’équipe de projet sait ce qu’elle doit faire, pourquoi elle doit le faire et comment elle va le faire.

Les livrables clés

• Le business case initial. Ce document explique POURQUOI l’organisation a besoin du projet, sur QUELLES options l’équipe compte travailler, COMMENT le projet sera réalisé et QUI participe à sa réalisation. Ce document est consulté avant d’autoriser le financement de l’étape suivante. Le business case initial comprend une première estimation des aspects financiers du projet ainsi qu’un schéma des exigences en termes de besoins du marché, technologiques et commerciaux.

• Le plan de projet. Ce document spécifique est une annexe du business case initial qui spécifie les délais, les coûts et les ressources, de façon détaillée pour l’étape suivante (étape des études détaillées) et dans les grandes lignes pour la totalité du projet.

Le business case initial n’est pas une analyse complète mais il est suffisant pour décider si le projet vaut la peine d’être poursuivi.

1.2.3. Études détaillées

L’étape des études détaillées peut être comparée à une étude de faisabilité où les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux sont évalués. Cette étape s’achève par la décision ou non de commencer le travail.

Les études détaillées permettent de :

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1) Évaluer les options envisageables et identifier les solutions préférables ;

2) Garantir que la solution choisie réponde aux besoins définis ;

3) Définir le processus ainsi que les besoins techniques et opérationnels ;

4) Évaluer les fournisseurs et les partenaires possibles.

Plusieurs livrables sont associés aux études initiales.

Les livrables clés

• La définition des résultats escomptés. Ce document de référence décrit les résultats attendus du projet en termes de processus, d’organisation, de systèmes, de technologie et de culture. Il inclut tous les besoins individuels en systèmes, processus et plates-formes et précise la synergie qui existe entre ces besoins. Ce document, qui s’apparente au cahier des charges du projet, est mis à jour régulièrement tout au long des étapes subséquentes.

• Le rapport de faisabilité. Ce rapport complète le business case initial en présentant les recommandations adoptées suite à l’analyse des aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux. Il sert de filtre grossier qui permet à l’équipe de projet de concentrer ses efforts sur les solutions qui lui semblent les plus prometteuses.

• Le business case. Il représente une version élaborée du business case initial et fait état des informations additionnelles recueillies au cours de la présente étape. Le financement du reste du projet dépend de ce document. Celui-ci est mis à jour en permanence durant le reste du projet et change de numéro de version à chaque modification. Le plan de projet révisé est annexé au business case. Ce dernier est détaillé pour l’étape de développement et de tests et il est résumé pour le reste du projet. Le plan d’essais préliminaires est également annexé au business case. Il s’agit du document où les essais des résultats attendus du projet sont présentés et où les méthodes expérimentales sont détaillées.

1.2.4. Développement et essais préliminaires

L’étape du développement et des essais préliminaires comprend la conception, la fabrication et l’assemblage du ou des produits et des systèmes ainsi que la préparation des manuels et des procédures, si nécessaire. Cette étape se termine par une série d’essais effectués dans un environnement rigoureusement contrôlé. Si cette étape s’échelonne sur une période prolongée, des revues d’avancement sont prévues dans le plan des essais afin de contrôler la viabilité du projet périodiquement.

Au terme de cette étape, la décision de débuter l’étape de validation est prise. Celle-ci peut être débutée avant la complétion de l’étape précédente puisque certains essais de validation sont indépendants des essais préliminaires.

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Les livrables clés

• Les résultats préliminaires. Ce document fait suite au plan d’essais en confirmant que ces derniers ont tous été complétés en accord avec les méthodes expérimentales proposées.

• Le rapport d’avancement « prêt pour validation ». Ce court rapport confirme la validité des résultats préliminaires en fonction des attente de l’équipe et assure que les ressources (humaines, matérielles et financières) nécessaires pour commencer l’étape de validation sont en place.

• Le business case. Une version mise à jour du business case inclut le plan de projet révisé. La planification des ressources et des coûts en vue de l’étape de validation doit être soigneusement détaillée, et les grandes lignes des étapes suivantes présentées. Le plan de validation qui détaille les conditions, l’environnement, les participants, les protocoles de validation, les critères et les résultats requis complète le document.

1.2.5. Validation

Au cours de cette étape, les résultats préliminaires sont validés dans un environnement opérationnel simulant les conditions d’utilisation réelles du produit. Idéalement, le client et/ou les utilisateurs sont fortement impliqués à cette étape du projet. Les essais de validation ont pour objet de confirmer que :

1) Le produit répond aux attentes du client.

2) Le projet fonctionne de façon efficace dans un environnement comprenant tous les processus ainsi que l’infrastructure de soutien.

3) Les objectifs de l’entreprise vont être atteints.

Les livrables clés

• Le rapport de validation. Ce document bref confirme que les essais de validation sont terminés conformément au plan de validation établi à l’étape précédente.

• Le rapport d’avancement « prêt pour la mise en service ». Ce rapport concis confirme la complétion de l’étape de validation et assure que les ressources requises pour amorcer l’étape de mise en service sont disponibles.

• Le business case. Une version révisée du business case est produite à cette étape. Comme pour les versions précédentes, ce document inclut le plan de projet qui décrit la planification des ressources et des coûts en vue de l’étape de mise en service.

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1.2.6. Mise en service

L’étape de la mise en service représente la dernière étape du projet. Elle est caractérisée par la mise en service des résultats validés dans leur environnement opérationnel. Elle peut se traduire par le lancement de produits, la mise en service de systèmes informatiques, l’ouverture de nouvelles usines, l’utilisation de nouveaux processus. Cette étape représente le commencement de tous les supports opérationnels.

À la suite de cette étape, une rencontre de travail est organisée pour faire un constat de chacune des étapes du projet. Cette rencontre mène à la préparation du livrable clé de la mise en service.

Le livrable clé

• Le rapport de clôture de projet. Ce document résume l’information qui ressort de la revue de clôture. Il analyse les « leçons dégagées » du projet c’est-à-dire les points positifs et négatifs, la synergie entre les différentes ressources, le fonctionnement des processus, de l’organisation, des systèmes et des équipes. Enfin, le rapport comprend le détail de la revue post-implémentation.

1.2.7. Revue post-implémentation

Quelques mois après la fin du projet, la revue post-implémentation vérifie si le projet a atteint ses objectifs et si ses résultats sont conformes aux attentes initiales. La revue post-implémentation n’a pas lieu immédiatement après la mise en service pour que les résultats du projet puissent être évalués.

Le livrable clé

• Le rapport de la revue post-implémentation. Ce rapport évalue le succès du projet par rapport aux critères prédéfinis dans le business case. Il évalue également l’efficacité du projet par rapport à l’atteinte des objectifs. Enfin, il se termine par des recommandations sur les moyens d’améliorer le travail.

Références

BUTTRICK, Robert (2002), Gestion de projet en action, Éditions Village Mondial, Paris/Pearson Education, France, 459p.

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2. Tenue de réunion

Les réunions de travail font partie intégrante de la vie professionnelle de quiconque est appelé à travailler en équipe. Qu’elles fassent intervenir la participation de deux individus où qu’elles sollicitent un département entier, qu’elles durent quelques minutes où qu’elles s’étendent sur une période prolongée, les réunions de travail poursuivent toutes un but commun : échanger de l’information pour favoriser l’atteinte d’un objectif préétabli.

Il peut sembler plutôt simple d’organiser une réunion de travail (où même d’y participer). Cependant, organiser une réunion efficace est une toute autre histoire et certaines règles de base doivent être suivies pour assurer sa rentabilité à tous les niveaux. Les réunions sont trop souvent banalisées et mal préparées, ce qui porte les participants à croire que le temps passé en réunion est du temps perdu et que leur présence à ces séances de travail est non nécessaire.

Afin de bien comprendre l’importance de la tenue de réunion dans un contexte de travail en équipe, les rôles et fonctions des différents participants sont détaillés dans la première section de ce chapitre. La démarche à suivre et les outils nécessaires à l’organisation, à l’animation et à la gestion d’une réunion efficace sont ensuite présentés. Finalement, les outils requis pour assurer le suivi de la réunion sont décrits.

2.1. Rôle et fonction des participants

Tous les participants à une réunion ne remplissent pas les mêmes fonctions. En général, trois rôles distincts sont comblés par les équipiers réunis à l’occasion de ce type de rencontre : celui d’animateur, celui de secrétaire et celui de participant.

2.1.1. Animateur

Le rôle d’animateur est généralement assuré par l’instigateur de la réunion. L’animateur n’occupe pas nécessairement la fonction hiérarchique la plus élevée parmi tous les individus participant à la réunion. Il n’est ni un dictateur, ni un décideur. Sa fonction principale est de veiller à ce que les objectifs de la réunion soient atteints. Il s’assure que tous et chacun puisse s’exprimer librement et que les idées émises par les participants soient comprises de tous dans un climat sain, calme et respectueux. Le rôle d’animateur exige d’avoir de bonnes qualités de modérateur puisqu’il n’est pas rare d’avoir à gérer la charge émotive de certains participants.

La plupart du temps, il est plus simple de donner à l’animateur la charge de préparer le déroulement de la réunion et d’en planifier le contenu. Dans cette perspective, les fonctions suivantes lui reviennent. Ces fonctions se rapportent aux tâches qui doivent être effectuées avant la réunion (voir section 3.2.).

• Préparer l’ordre du jour en fonction des objectifs de la réunion.

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• Prévoir un lieu de rencontre.

• S’assurer de la disponibilité des ressources matérielles requises (tableau, projecteur, équipements spécialisés, etc.).

• Convoquer les participants en rappelant l’heure, la date et le lieu de la réunion.

Une fois la préparation complétée, les fonctions de l’animateur sont concentrées sur le démarrage et la progression de la réunion. Ces tâches sont effectuées au début et pendant la réunion (voir section 3.3.).

• Établir le contact entre les participants. Même si les participants se connaissent, il est toujours souhaitable de permettre à tous d’entrer en contact avant la réunion. Cette opération détend l’atmosphère et facilite la tenue de la réunion dans un climat favorable aux échanges cordiaux.

• Présenter l’ordre du jour de la réunion. Les objectifs de la rencontre sont présentés et clarifiés à ce moment.

• Gérer certains éléments de la réunion. Tout au long de la rencontre, il incombe à l’animateur de gérer le temps alloué à chaque point de discussion en fonction du temps prévu à l’ordre du jour. Une gestion efficace prévient les débordements de réunion ou l’annulation de point essentiels à l’ordre du jour. L’animateur doit aussi gérer la distribution des droits de parole (ralentir les verbo-moteurs et encourager les plus timides à s’exprimer).

• Recadrer les discussions. L’animateur doit détecter le point à partir duquel les discussions divergent des objectifs de la réunion et encourager les participants à se concentrer sur le contenu de l’ordre du jour.

• Veiller au maintien d’un climat propice aux échanges efficaces. Cette fonction implique souvent de veiller au confort psychologique de tous et chacun en prenant soin de bien formuler ses propres propos, mais aussi en s’assurant que les interventions de tous les participants soient faites de façon posée et respectueuse.

• Reformuler et synthétiser l’information. Il appartient à l’animateur de résumer les principales conclusions à la fin de chaque point de discussion. Une synthèse efficace de l’information permet de s’assurer que toutes les décisions sont bien comprises par les membres de l’équipe de travail.

Les tâches reliées à la clôture de la réunion sont essentielles et ne doivent pas être négligées. Cette fonction de l’animateur prend son importance à la fin de la réunion (voir section 3.4).

• Annoncer les éléments de suivi et répartir les tâches. Tous les participants doivent être au courant des étapes suivantes et des tâches à accomplir en fonction des décisions prises lors de la réunion (en particulier les tâches qui sont sous leur responsabilité).

• Planifier la prochaine réunion. Annoncer la date, l’heure, l’emplacement et les objectifs de la prochaine réunion si ces éléments sont connus.

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• Conclure la réunion. L’animateur doit signifier clairement que la réunion est terminée après s’être assuré que tous les éléments inscrits à l’ordre du jour ont été couverts.

Les fonctions de l’animateur sont nombreuses mais il est important de comprendre que le fait d’avoir un excellent animateur n’assure en rien le succès d’une réunion d’équipe. En effet, même si la plupart des responsabilités sont assurées par l’animateur, ceci ne dégage d’aucune façon les autres participants de leurs responsabilités en regard du bon fonctionnement de l’équipe. À cet effet, les fonctions de secrétaire et de participants sont détaillées dans les sections suivantes.

2.1.2. Secrétaire

Le rôle du secrétaire est de consigner par écrit les propos, les arguments et les décisions de l’équipe, à partir des éléments reformulés et synthétisés par l’animateur. À l’aide de ces notes, le secrétaire rédige le compte rendu de la réunion et le distribue à l’ensemble des participants (dans certains cas, le secrétaire retourne le compte-rendu à l’animateur qui se charge de la distribution du document, mais cette option paraît souvent moins rentable en raison de l’intervention de différents intermédiaires et des nombreux transferts de fichiers). Le secrétaire assure ainsi le contact écrit entre les équipiers.

2.1.3. Participants

A priori, la fonction de participants semble être moins exigeante et de moindre importance. En réalité, cette fonction est une des plus importante à l’intérieure d’une équipe de travail et ce, pour plusieurs raisons.

Tout d’abord, le simple fait d’être convoqué témoigne du besoin de l’équipe de recourir aux compétences d’un participant pour atteindre ses objectifs. Deuxièmement, que serait une réunion d’équipe qui ne réunit qu’un animateur et un secrétaire ? La plupart des décisions qui sont prises lors d’une réunion sont le résultat des nombreuses interventions effectuées par les différents participants. Finalement, même s’il ne sont pas animateurs, les participants ont pour fonction de supporter l’animateur en l’aidant à concentrer les discussions selon les objectifs spécifiques de la rencontre, en évitant les propos irrespectueux à l’endroit de leurs collègues ou en tempérant les propos de ces derniers, en s’assurant que les délais prévus à l’ordre du jour sont respectés, en se préparant adéquatement à la rencontre, etc.

À cet effet, les moyens utilisés pour participer activement à une réunion de travail et pour optimiser sa contribution personnelle sont nombreux.

• Respecter ses engagements. Le participant doit réaliser les tâches qui lui ont été assignées lors de la réunion précédente.

• Consulter, analyser et comprendre l’ordre du jour. Dès sa convocation à la réunion, le participant doit prendre connaissance des points inscrits à l’ordre du jour en insistant particulièrement sur les points qui le concernent.

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• Préparer son matériel. Il appartient au participant de se documenter si ses compétences ou ses connaissances relatives aux points qui le concernent sont insatisfaisantes.

• Assurer sa ponctualité. Il incombe au participant de gérer ses activités de façon à arriver à la réunion en temps, psychologiquement disponible et intellectuellement prêt.

• Supporter ses collègues dans la préparation personnelle. Une fois sa préparation complétée, le participant peut utiliser son temps pour aider un collègue ou un groupe de collègue à préparer son matériel en vue de la réunion.

• Analyser le fonctionnement de l’équipe. Faire le point sur le fonctionnement de l’équipe de travail et suggérer des améliorations possibles.

2.2. Préparation de la réunion

Il est dangereux de croire qu’il est possible d’animer une réunion sans l’avoir préparée au préalable. Quiconque aborde la préparation d’une réunion avec l’improvisation comme ligne directrice s’expose à recevoir une multitude de commentaires désobligeants de la part de ses collègues de travail… et bien souvent, ces commentaires seront fondés.

La préparation d’une réunion passe par cinq étapes. Afin de maximiser ses chances de réussites, l’animateur a tout intérêt à investir le temps nécessaires pour accomplir ces cinq étapes de façon sérieuse, responsable et professionnelle.

2.2.1. Justification de la tenue d’une réunion

Avant de planifier le contenu d’une réunion, de convoquer les participants ou même de s’attarder à préparer le contenu d’un ordre du jour, il est essentiel de se poser trois questions.

La réunion est-elle nécessaire ?

La meilleure façon de répondre à cette question est de se demander ce qui se passerait si la réunion n’avait pas lieu. Le projet peut-il continuer à progresser si l’information recherchée par l’intermédiaire de cette réunion n’est pas obtenue ?

L’information que cette réunion apporte peut-elle être obtenue autrement ?

Quelquefois, un coup de téléphone ou un courriel peut suffire à obtenir l’information recherchée. Il ne faut pas perdre de vue que les réunions de travail peuvent monopoliser plusieurs ressources matérielles et humaines et que ces ressources coûtent très cher. Si l’information peut être obtenue de façon plus rapide et plus simple, il est préférable de ne pas favoriser la tenue d’une réunion.

Quel est le but de la réunion ?

Cette étape est essentielle. Déterminer le but de la réunion est d’une importance capitale puisque c’est en fonction du but que les étapes suivantes de la démarche de préparation sont

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accomplies. En effet, le but de la réunion permet de définir ses objectifs spécifiques, de déterminer la durée des points à traiter, d’identifier les personnes compétentes à convoquer et de définir le rôle de chacun des participants.

2.2.2. Définition des objectifs

Une fois que le but de la réunion est clairement établi, l’étape suivante consiste à définir les objectifs de la rencontre. Des objectifs bien définis favorisent l’efficacité de la réunion en assurant une compréhension commune de la part de tous les participants.

Les objectifs diffèrent en fonction du type de réunion à planifier. Par conséquent, il importe de distinguer les types de réunions avant d’en définir les objectifs.

Les réunions d’information

Ces réunions visent essentiellement à transmettre de l’information. Elles n’offrent pas nécessairement un climat propice à l’échange bilatéral d’information ou à la discussion, si ce n’est pendant une période spécifiquement réservée à cette intention à la fin de la rencontre. Entrent dans cette catégorie : les conférences, les entrevues, la retransmission d’information provenant d’une autre réunion, la présentation d’un produit, etc.

Les réunions d’avancement

Ces réunions sont très près des précédentes mais favorise davantage le dialogue ou l’échange bilatéral d’information. Ce genre de réunion est fréquent en ingénierie. L’évolution des projets, les conséquences de délais imprévus, les mesures correctives qui doivent être prises, les décisions concernant l’évolution du projet font partie des éléments couverts à l’occasion des réunions d’avancement.

Les réunions de « briefing » ou « debriefing »

Ce sont des rencontres brèves (comme leur nom l’indique) qui sont focalisées sur une action à entreprendre immédiatement ou sur un évènement qui vient d’avoir lieu. Idéalement, ces rencontres ponctuelles d’une dizaine de minutes nécessitent un minimum de préparation, peu ou pas de matériel de support et peuvent être tenues debout autour d’une table.

Les réunions de créativité

Très fréquentes en ingénierie, ces réunions sont souvent mal préparées, mal planifiées, mal gérées et peu productives. Cette catégorie de réunion englobe les rencontres de recherche d’idées, de recherche de solutions, d’analyse de situation et de diagnostic. Elles nécessitent l’utilisation de techniques de travail rigoureuses qui permettent d’atteindre les objectifs de la rencontre sans diverger. C’est souvent à l’occasion des réunions de créativité que le rôle d’animateur prend toute son importance. Bien conduites, ces réunions produisent généralement des résultats étonnants.

Les réunions de négociations

Le dernier type de réunion est moins fréquent en ingénierie et s’apparente moins à une rencontre d’équipe de travail. Cependant, il arrive fréquemment qu’une portion de rencontre de

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travail prenne la tournure d’une réunion de négociations si les participants n’arrivent pas à s’entendre sur une décision ou sur une stratégie de travail.

La réalité du travail d’équipe dans un domaine technologique comme l’ingénierie, amène souvent à combiner différents types de réunions parmi ceux cités ci-dessus à l’intérieur d’une seule et même rencontre. À ce moment, il peut devenir d’autant plus difficile pour l’organisateur de la réunion d’en définir clairement les objectifs. Il n’en demeure pas moins que cette étape est cruciale au reste de la préparation de la rencontre.

2.2.3. Sélection des participants

La sélection des participants doit être effectuée en fonction des objectifs spécifiques de la rencontre. En effet, ces derniers influencent directement le nombre et l’identité des participants. Est-il préférable de limiter ce nombre à moins de dix (nombre limite recommandé pour les réunions qui favorise les échanges) ? Est-il souhaitable de convoquer des individus de niveaux hiérarchiques distincts ? Est-il nécessaire d’inviter des participants présentant des rapports conflictuels ?

Dans la plupart des réunions, les participants sont appelés à jouer un rôle actif. Qu’il s’agisse de présenter l’avancement de travaux individuels, de suggérer des idées relatives à la conception d’un produit, d’émettre une opinion au sujet de procédures, d’analyser le fonctionnement d’un prototype, etc., chaque participant doit être informé du rôle qu’il aura à jouer avant le début de la rencontre (et idéalement, au moins 48 heures avant s’il doit préparer une intervention).

Une fois les objectifs de la rencontre bien définis, il est suggéré de dresser une liste des participants potentiels. Afin de s’assurer que tous les objectifs soient couverts, il peut être pratique d’identifier deux ou trois individus pouvant remplir une même fonction lors d’une réunion, quitte à n’en convoquer qu’un seul au moment opportun. La disponibilité des participants est par la suite vérifiée auprès d’eux et une date convenant à chacun est choisie.

2.2.4. Préparation de l’ordre du jour

L’ordre du jour sert de fil directeur à la réunion. Il a deux fonctions principales :

• Distribué avant la réunion, il assure que tous les participants reçoivent la même information et sont en mesure de préparer leur intervention, le cas échéant.

• Consulté pendant la réunion, il sert d’outil de gestion à l’animateur et l’aide à respecter l’ordre et la durée des points à traiter.

Un avis de convocation comprenant, la date, l’heure, la durée et les objectifs de la rencontre doit être transmis aux participants le plus rapidement possible (au moins une semaine ou deux) afin de leur permettre d’inscrire la réunion à leur agenda. Cet avis peut prendre la forme d’un simple courriel et n’inclut pas nécessairement le détail de l’ordre du jour. Cependant, il est souhaitable de transmettre l’ordre du jour à tous les participants au moins 48 heures avant la rencontre afin

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de permettre à tous de rassembler la documentation et l’information nécessaire à leur intervention.

En général, l’ordre du jour comprend les éléments suivants :

• Numéro et titre de la réunion : Le fait d’identifier le numéro de la réunion est particulièrement pratique lorsque la rencontre s’inscrit dans le cadre d’une continuité de réunion de travail portant sur un même projet.

• Date, heure et emplacement de la réunion : Le fait de retrouver ces informations au même endroit sur le document permet aux individus convoqués de gérer leur agenda plus facilement. Il peut être souhaitable d’inclure aussi la durée prévue de la rencontre à cet endroit.

• Points à traiter : Peu importe le sujet et les objectifs de la réunion, certains éléments relatifs à l’ouverture et au démarrage de la rencontre sont presque toujours inclus aux premiers points de l’ordre du jour. Ces éléments identifient :

� L’heure d’ouverture de la séance ;

� La confirmation de l’animateur et la nomination du secrétaire de séance ;

� L’identité des individus présents ;

� L’adoption de l’ordre du jour.

Si nécessaire, la réunion débute par un rapide tour de table qui permet à chacun des participants de rendre compte de l’avancement du projet en ce qui a trait à sa contribution individuelle.

Par la suite, les points inscrits à l’ordre du jour et traitant des objectifs spécifiques de la rencontre sont traités. Cette étape représente le cœur de la réunion et l’essentiel de la rencontre doit y être consacré. Il serait normal de s’interroger sur la pertinence d’une réunion si cette section représente moins de 50% du temps alloué à la rencontre.

Similairement aux points relatifs à l’ouverture de la rencontre, les éléments qui se rapportent à la clôture de la réunion sont souvent les mêmes. On y retrouve :

� La distribution des tâches en vue de la prochaine réunion ;

� La planification (date, heure et lieu) de la prochaine réunion ;

� La clôture de la réunion proprement dite.

• Nom de l’animateur : Le document doit être identifié au nom de l’animateur ou de celui qui l’a préparé s’il diffère.

• Durée des interventions : Afin de prévenir les débordements et d’assurer une gestion efficace du temps pendant la réunion, il est essentiel d’inscrire la durée prévue pour chacun des points de l’ordre du jour. Tout au long de la rencontre, un participant (pas nécessairement l’animateur) est responsable du minutage de chaque point. La durée

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inscrite à l’ordre du jour est utilisée comme un outil de gestion et ne doit en aucun cas nuire aux atteintes des objectifs de la rencontre. Par conséquent, l’équipe est libre de remanier la distribution du temps à tout moment au cours de la réunion comme bon lui semble. Il est toutefois important de garder en tête que du temps additionnel investi sur un point peut se traduire par un retrait de temps sur un autre point ou par le retrait d’un point en totalité.

Un exemple détaillé d’ordre du jour est présenté à la section 3.4.

2.2.5. Organisation matérielle

Avant de faire suivre la version définitive de l’ordre du jour aux différents participants, il est utile de leur demander si leur intervention nécessite du matériel spécialisé (projecteur électronique, rétroprojecteur, tableau blanc, tableau à feuille, etc.). Une fois la demande faite, il est de la responsabilité de l’intervenant de faire parvenir ses exigences matérielles à l’animateur. Il incombe toutefois à l’animateur de prévoir la disponibilité du matériel requis.

L’organisation matérielle de la réunion comprend également la réservation de locaux, de tables et de chaises si nécessaire et l’aménagement de la salle selon le type de réunion. Ainsi, une disposition autour d’une table ovale où l’animateur se confond avec les participants favorise les échanges et les interactions sans faire ressortir les différents niveaux hiérarchiques. Cette disposition s’applique bien dans un contexte de réunion d’avancement. Par ailleurs, une disposition de type amphithéâtre, où l’animateur prend la parole debout devant un groupe favorise le transfert unilatéral d’informations (réunion d’information) en limitant les échanges entre les participants. Finalement, une disposition en petits groupes est plutôt indiquée pour la tenue de réunions de créativité. En définitive, l’organisation de la salle de réunion dépend directement du type de rencontre prévu et l’animateur doit en tenir compte de façon à optimiser la rentabilité du groupe.

2.3. Déroulement de la réunion

Une réunion de travail se divise, en général, en trois étapes principales :

• Le démarrage de la réunion ;

• La progression de la réunion ;

• La clôture de la réunion.

Chacune des étapes est d’une importance capitale et doit être adéquatement complétée pour assurer le succès de la réunion. Dans chaque cas, l’animateur joue un rôle de premier plan. Les éléments principaux de chaque étape sont présentés ci-dessous. Ces éléments sont souvent liés aux fonctions de l’animateur présentées à la section 3.1.1.

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2.3.1. Démarrage

Le démarrage de la réunion est crucial puisque c’est à ce moment que le rythme de la rencontre est défini. Une réunion où tous les participants ne se connaissent pas ne sera pas démarrée de la même façon qu’une rencontre hebdomadaire entre collègues de travail. L’animateur doit être en mesure de détecter l’état d’esprit de tous et chacun, d’encourager les échanges amicaux en début de rencontre et de susciter rapidement un climat propice à la discussion.

Une fois ce climat établi, l’animateur cadre la réunion en présentant ses objectifs et son contenu à l’occasion d’une lecture détaillée de l’ordre du jour. Ce temps investi dans la clarification des points inscrits à l’ordre du jour et dans le démarrage de la réunion peut paraître comme du temps perdu, mais il permet de gagner en efficacité pendant la réunion puisqu’il assure que tous les participants entreprennent la rencontre sur le même pied.

2.3.2. Progression

Si la réunion s’inscrit dans un contexte de continuité, si elle fait suite à une réunion précédente portant sur le même sujet, elle débutera souvent par un tour de table permettant à chacun des participants de présenter au groupe l’avancement de ses travaux en fonction des tâches spécifiques qui lui ont été confiées lors de la dite rencontre. Cette période doit être utilisée pour permettre aux intervenants de partager les conclusions principales de leur travail et non pour engager des discussions interminables sur ces conclusions. Il incombe donc à l’animateur de gérer adéquatement le temps alloué à ces interventions et de recadrer les discussions si nécessaire.

Cette gestion du temps et du contenu des interventions doit être effectuée en permanence tout au long de la réunion. L’animateur peut être supporté en tout temps par les autres participants, au besoin.

Afin de permettre à tous et chacun de donner son opinion et de faire bénéficier l’équipe de ses compétences, l’animateur voit également à gérer la distribution des droits de paroles et à encourager la participation active de tous.

À la fin de chaque point de l’ordre du jour, les conclusions principales des interventions sont synthétisées et résumées en des termes qui conviennent à toute l’équipe. L’information qui ressort de ce processus de synthèse est notée par le secrétaire de séance et consignée dans le compte-rendu de la réunion. Afin d’optimiser son travail, le secrétaire doit être très sélectif à l’endroit de l’information à conserver et éviter de noter l’information non pertinente. Par conséquent, une synthèse efficace effectuée par l’animateur permet de s’assurer que toutes les décisions sont bien comprises par les membres de l’équipe et facilite le travail du secrétaire.

2.3.3. Clôture

Tout comme le démarrage de la réunion, sa clôture est une étape cruciale qui est trop souvent escamotée. L’animateur doit à tout prix éviter de clore la rencontre par de simples remerciements puisque le temps allouée à cette conclusion permet de valider l’information

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recueillie au terme de la rencontre, de résumer les décisions prises et de « mettre la table » pour la prochaine réunion en distribuant les tâches à accomplir.

Afin d’éviter d’imposer aux participants une reprise intégrale de la rencontre, le résumé du travail doit être concis, structuré et objectif. Du coup, ce résumé permet au secrétaire de valider l’information qu’il a notée en vue de la rédaction du compte-rendu. Un exemple détaillé de compte-rendu est présenté à la section 3.4. La répartition des tâches doit être prises en notes par le secrétaire et pas les intervenants impliqués et les imprécisions doivent être clarifiées à ce moment afin d’éviter d’investir des efforts inutiles à l’avancement du groupe. Finalement et si possible, la date, l’heure et l’emplacement de la prochaine sont décidés à cette occasion.

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2.4. Documents de travail

2.4.1. Ordre du jour

Date de rédaction

ORDRE DU JOUR

Réunion noX : Titre ou sujet de la réunion

Lieu : Local ou emplacement précis de la réunion

Date : Date de la réunion

Heure : Heure du début de la réunion

Durée

1. Ouverture de la réunion.

2. Confirmation de l’animateur et du secrétaire et adoption de l’ordre du jour.

3. Rapport des participants :

3.1. Compilation des heures de travail ;

3.2. Rapports d’avancement.

Note : Ces points correspondent souvent à la distribution des tâches de la réunion précédente (voir point 6).

4. Points à traiter :

4.1. Objectif 1 ;

4.2. Objectif 2 ;

4.3. Etc.

Note : Il y a autant de points à traiter que d’objectifs à la réunion.

5. Varia.

Note : Les sujets traités à ce moment ont été ajoutés après la lecture de l’ordre du jour en début de rencontre.

6. Répartition des tâches.

Note : Le travail à accomplir jusqu’à la prochaine rencontre est défini et réparti parmi les membres de l’équipe.

7. Planification de la prochaine rencontre.

8. Clôture de la réunion.

Nom de l’animateur

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2.4.2. Compte rendu

Date de rédaction

COMPTE RENDU

Réunion noX : Titre ou sujet de la réunion

Date : Date de la réunion

Présents : Nom, animateur ;

Nom, secrétaire ;

Nom, participant, etc.

Durée

1. Ouverture de la réunion à h.

2. L’animateur de la réunion est et le secrétaire de séance est . L’ordre du jour est adopté avec les modifications suivantes.

2.1. Retrait du point X.X.

2.2. Ajout du point X.X.

2.3. Etc.

Note : Les points ajoutés à la section « Varia » de l’ordre du jour apparaissent ici.

3. Rapport des participants :

Participant 1 Description du travail accompli X heures

Etc.

4. Points à traiter :

4.1. Principales conclusions du point 4.1. de l’ordre du jour.

4.2. Principales conclusions du point 4.2. de l’ordre du jour.

4.3. Etc.

Note : Ces informations proviennent des résumés effectués par l’animateur pendant la réunion.

5. Varia.

Note : On retrouve ici les conclusions relatives aux points ajoutés à la section « Varia » en début de réunion.

6. Répartition des tâches.

Participant 1 Tâche à accomplir

Etc.

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7. La prochaine réunion portera sur .

Elle aura lieu le à h, au local .

8. La réunion s’est terminée à h.

Nom du secrétaire

Références

NOYÉ, Didier (2004), Réunionite : Guide de survie pour améliorer la qualité des réunions, 4ième éd., Éditions INSEP Consulting, Paris, 169p.

BARJOU, Bruno et CUISINIEZ, Frédérique (1994), Réussissez vos réunions, ESF éditeur, Paris, 183p.

Section 2 – Design

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3. Méthodologies de design en ingénierie

Le terme « design » est couramment utilisé pour décrire l’apparence extérieure ou l’aspect esthétique d’un objet. Malheureusement, cette définition erronée limite la signification du terme au volet exploité par les designers de mode, les designers de carrosserie automobile ou tout autre individu dont le rôle est de mettre en évidence l’aspect visuel d’un produit.

Cependant, en ingénierie ce terme a une définition beaucoup plus étendue qui englobe tous les aspects de la conception d’un produit, à partir de la reconnaissance du besoin jusqu’à sa mise en service1. Une représentation schématique générale du processus de design de produit est illustrée à la Figure 4.1.

Définition du problème

Conceptualisation

Évaluation des performances

Solution finale

Itération

Figure 4.1 – Approche générale de conception de produit. Plusieurs méthodologies de design en ingénierie s’inspirent de ce type d’approche. Dans la plupart des cas, les étapes centrales sont détaillées en plusieurs sous-étapes reliées entre elles par un processus d’évaluation itératif (adapté de Childs, 2004).

1 En général, les méthodologies de projet en ingénierie sont regroupées selon deux catégories distinctes : les méthodologies descriptives et les méthodologies prescriptives. Les premières sont souvent associées aux projets de moindre envergure où les résultats doivent être rapidement livrés et où les contraintes temporelles ont plus de poids que les contraintes budgétaires. Dans ce contexte, l’équipe de concepteurs part souvent d’un concept de solution envisagé au lieu de considérer la racine du problème. Ce type de méthodologie, s’apparentant à un processus itératif de conception par essais et erreurs, ne sera pas couvert dans le cadre pédagogique de ce cours. Par conséquent, le terme « méthodologie » sous-entend « méthodologie de type prescriptive » tout au long de ce document.

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Généralement, ce processus débute par une analyse détaillée du problème comprenant une définition des spécifications de produit recherchées, et se termine par la fabrication et la validation d’un prototype présentant les spécifications requises. Il est important de noter qu’il n’existe pas une démarche de conception de produit unique (à la limite, il peut exister autant de méthodologies qu’il y a de concepteurs). Cependant, les grandes lignes de chacune d’elles s’inspirent souvent de la démarche systématique illustrée ci-dessus, basée sur une approche analytique de complexité croissante où chaque étape a pour but de raffiner le design du produit en éliminant les risques de faire fausse route et les incertitudes reliées au projet. La Figure 4.2 illustre deux méthodologies de conception de produit tirées d’ouvrages de références portant sur le sujet en les comparant à la structure de gestion de projet décrite précédemment (cf. chapitre 1) de façon à faire ressortir leurs similitudes.

Figure 4.2 – Analyse comparative de méthodologies de conception de produit. Les structures proposées par Childs (à gauche) et Ulrich (à droite) sont comparées à la structure générale de projet proposée par Buttrick (au centre) et présentée au chapitre 1 de ce document. Le détail des méthodologies fait ressortir les similitudes existant entre trois approches similaires provenant de sources différentes.

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3.1. Méthodologie préconisée

La méthodologie proposée dans le cadre de ce cours s’inspire des méthodologies présentées ci-dessus. Elle est composée de cinq étapes distinctes couvrant essentiellement les quatre premières phases de la structure de Buttrick, en excluant les essais préliminaires. Spécifiquement, ces étapes sont :

• La définition du problème ;

• La conceptualisation de solutions ;

• L’analyse de faisabilité ;

• Le développement des concepts ;

• La sélection du concept optimal.

Même si la méthodologie prend la forme macroscopique d’un processus linéaire, il est présomptueux de penser que le simple fait de suivre cette démarche assure au concepteur d’atteindre ses objectifs dès la première tentative et il est plus prudent de considérer la méthodologie comme un processus évolutif généralement linéaire mais constitué de plusieurs itérations. De plus, il est important de noter que cette démarche séquentielle est effectuée parallèlement à une démarche continuelle de recherche d’information qui assure que l’information connue par l’équipe de projet (besoins de l’initiateur du projet, produits ou entreprises concurrentes, état du marché, spécifications du produit en développement, etc.) est complète, exacte et actuelle. Par conséquent, le processus de design proposé dans le cadre de ce cours, prend la forme illustré à la Figure 4.3.

Figure 4.3 – Méthodologie de conception de produit proposée. Le processus de design est composé de cinq étapes séquentielles (définition du problème, conceptualisation de solutions, analyse de faisabilité, développement des concepts et sélection du concept optimal), effectuée en parallèle avec une démarche continue de recherche d’information.

Les paragraphes suivant décrivent brièvement les étapes énumérées ci-dessus. Leur description détaillée fait l’objet des chapitres 5 à 9 de ce document. Ces chapitres insistent sur la présentation du contenu de chacune des étapes proposée en mettant en valeur les éléments qui assure la transition d’une étape vers une autre (cf. portails, chapitre 1). Dans cette optique, les livrables de chacune des étapes y sont clairement présentés et détaillés.

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3.1.1. Définition du problème

La définition du problème se divise en trois étapes distinctes : 1) l’identification des besoins, 2) la définition des objectifs et 3) l’élaboration du cahier des charges.

À ce stade du processus, l’initiateur du projet formule ses besoins en termes clairs, précis et concis. Cette étape peut être effectuée par un seul et même individu ou de concert avec un groupe de consultants. Dans la plupart des cas, l’initiateur du projet (communément appelé « client ») ne fait pas partie de l’équipe de concepteurs qui sera amené à réaliser le produit. Les besoins identifiés peuvent mener au développement d’un nouveau produit ou à l’amélioration d’un produit existant. Ils peuvent répondre à une demande du marché ou créer leur propre demande. Quelle qu’en soit la nature ou la provenance, il est essentiel d’investir les efforts nécessaires à cette étape en éclaircissant la demande de l’initiateur de façon exhaustive afin de s’assurer d’y répondre à un niveau adéquat et satisfaisant.

Une fois les besoins identifiés, ils sont traduits sous forme d’objectifs et hiérarchisés de façon à faire ressortir les objectifs principaux des objectifs secondaires et tertiaires. Ceux-ci définissent le travail qui doit être accomplit par l’équipe de conception et expriment les résultats attendus pour satisfaire les besoins du client, sans nécessairement les quantifier.

La définition du problème s’achève avec l’élaboration du cahier des charges. Ce document inclut des critères d’évaluation inspirés des objectifs du projet. Les spécifications visées par le produit sont également inscrites au cahier des charges sur des bases qualitatives et quantitatives. Le cahier des charges sert de base au développement du produit puisqu’il contient les caractéristiques fonctionnelles, économique, physique, etc. du prototype qui sera livré au client au terme du projet. L’achèvement du cahier des charges représente le portail d’entrée vers l’étape de conceptualisation de solutions. Par contre, il est important de noter que l’élaboration de ce document ne se termine pas avec la fin de l’étape de définition du problème et que son évolution est constante tout au long du projet, successivement à l’ajout d’informations supplémentaires.

Livrables

• Résumé des besoins : Ce court paragraphe est rédigé à la suite d’une rencontre avec le client et a pour objectif d’éclaircir le mandat de l’équipe de concepteur et d’assurer que ces derniers et le client partagent la même perception du travail à accomplir.

• Cahier des charges : Ce document contient les critères et les barèmes d’évaluation ainsi que les spécifications fonctionnelles du produit à développer. Le cahier des charges est un document de référence qui est consulté et mis à jour régulièrement tout au long du processus de design. Il représente le portail d’entrée de l’étape de conceptualisation de solutions.

3.1.2. Conceptualisation de solutions

L’étape de conceptualisation de solutions débute par une analyse du problème à résoudre et une décortication fonctionnelle du produit à concevoir. Cette analyse permet de segmenter le

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produit en question de façon à isoler ses fonctionnalités principales et mène à l’élaboration du diagramme fonctionnel de la solution recherchée.

Des techniques structurées de génération d’idées sont par la suite utilisées pour produire une série de concepts de solutions complets et variés qui sont susceptibles de répondre à la problématique.

Livrables

• Diagramme fonctionnel : Il consiste en une représentation graphique de l’ensemble des fonctions qui doivent être remplies par le produit développé. Typiquement, le diagramme fonctionnel est un bloc-diagramme qui illustre : 1) les entrées du système (inputs), 2) les fonctions qu’il accomplit et 3) les résultats obtenus (outputs).

• Description des concepts de solutions : Les descriptions techniques présentent les concepts d’une façon générale en illustrant leur fonctionnement à l’aide d’un schéma détaillé. Ce document met en valeur la viabilité technique de chacun des concepts et prépare le terrain en vue de l’analyse de faisabilité.

3.1.3. Analyse de faisabilité

Cette étape charnière du processus de design permet d’effectuer une première épuration des concepts de solutions proposés en retenant uniquement ceux dont la faisabilité technique, temporelle, économique et socio-environnementale est assurée. La rigueur avec laquelle cette étude est effectuée est garante du succès de l’entreprise en ce sens que la solution finale découle directement des solutions retenues à cette étape et détaillées à partir de ce point. L'analyse de faisabilité permet d'obtenir rapidement et à coûts modérés l’information sur les chances de réussite ou sur les risques de faillite du projet, sans avoir à élaborer les concepts de solution en détails. La complétion de l’analyse de faisabilité représente le portail d’entrée de l’étape de développement des solutions.

Livrable

• Rapport de faisabilité : Ce rapport fait ressortir la faisabilité des concepts analysés en regard des aspects physiques, économiques, temporels et socio-environnementaux associés au projet. Les décisions rendues à la lumière de ce rapport indiquent la nature et l’allure générale des concepts retenus et approfondis subséquemment dans la suite du processus de design. Le rapport de faisabilité représente le portail d’entrée vers la prochaine étape du processus, soit l’étape de développement des solutions.

3.1.4. Développement des solutions

Cette étape est la première qui fait intervenir l’utilisation de calculs d’ingénierie de façon substantielle. Elle débute par l’élaboration d’un plan détaillé de développement, inspiré du cahier des charges, qui permet une quantification des performances et une évaluation du degré

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de satisfaction des concepts par rapport aux critères d’évaluation. L’utilisation d’une base de comparaison unique comportant les mêmes critères pour le développement de toutes les solutions favorise une prise de décision objective quant à la nature de la solution optimale.

Livrable

• Rapport de développement : Ce document contient le plan de développement des solutions, présenté sous forme d’un tableau qui résume les paramètres à évaluer (inspirés des critères d’évaluation du cahier des charges), les stratégies d’évaluation utilisées (équations, expérimentations, approximations, etc.), les hypothèses à considérer (s’il y a lieu) et les références d’où proviennent les informations. L’analyse complète de chacun des concepts est annexée au rapport et les conclusions principales provenant de cette analyse sont présentées dans le cadre du document.

3.1.5. Sélection du concept optimal

À cette étape, l’information provenant du rapport de développement est regroupée et synthétisée à l’intérieur d’une matrice décisionnelle qui met en évidence le degré d’atteinte de chaque concept face aux objectifs du projet. Cette stratégie facilite une prise de décision rationnelle et objective par rapport à la sélection d’un concept unique, répondant le mieux aux attentes du client en fonction de l’information disponible à ce moment.

Si nécessaire, un plan d’optimisation est développé. Ce plan présente la stratégie de raffinement proposée pour combler certaines lacunes qui pourraient subsister dans le design du produit obtenu au terme des cinq premières étapes du processus de conception.

Dans une démarche complète de conception de produit, cette étape serait suivie d’une optimisation du produit, de la fabrication d’un prototype et d’une série d’essais de validation qui précéderait sa fabrication à grande échelle et sa mise en service.

Livrable

• Rapport final : Ce document, tel qu’il est présenté dans le cadre du cours, ne constitue pas ce qu’il serait convenable d’appeler un rapport final dans un contexte réel de travail en entreprise, puisque la solution qu’il présente n’a pas atteint un niveau de complétude suffisant pour passer à sa mise en service. En effet, le contenu de ce rapport se limite à la description sommaire des premières étapes du processus de design ainsi qu’à la présentation et à l’analyse détaillée de la démarche de sélection du concept optimal. Si nécessaire, ce rapport est complété par la présentation du plan d’optimisation du concept proposé.

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Références

BUTTRICK, Robert (2002), Gestion de projet en action, Éditions Village Mondial, Paris/Pearson Education, France, 459p.

CHILDS, Peter R.N. (2004), Mechanical Design, 2ième ed., Éditions Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 358p.

ULRICH, Karl T. et EPPINGER, Steven D. (2000), Product Design and Development, 2ième ed., Irwin McGraw-Hill, USA, 358p.

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4. Définition du problème

Une caractéristique fondamentale des méthodologies prescriptives de conception de produit se traduit par le fait que ces dernières insistent de façon marquée sur l’importance de définir le problème d’une manière exhaustive avant de commencer la génération de concepts de solutions.

En effet, une définition adéquate du problème à résoudre permet de maximiser les chances de réussite d’une entreprise puisqu’elle assure que tous les membres de l’équipe de conception visent à atteindre un but commun, condition essentielle à l’existence et à la survie de l’équipe. Les spécifications attendues du produit sont discutées et décidées à cette étape, ce qui a pour effet de diminuer les coûts associés à un changement important de design en cours de route.

La Figure 5.1 illustre le positionnement de l’étape de définition du problème dans le processus de design proposé.

Figure 5.1 – La définition du problème. Positionnement de la définition du problème à l’intérieur du processus séquentiel de conception de produit.

La définition du problème s’effectue en trois temps :

• L’identification des besoins;

• La définition des objectifs;

• L’élaboration du cahier des charges.

Ce chapitre détaille chacun des éléments cités ci-dessus en insistant sur la nature et le contenu des documents qui doivent être livrés par l’équipe de conception au terme de l’étape. Un exemple concret de conception de produit utilisant la méthodologie proposée fait l’objet de la dernière section du chapitre. Cet exemple sera poursuivi tout au long du document, suite à la présentation de chacune des étapes du processus de design.

Cet exemple est inséré dans le document de notes de cours à titre indicatif et dans l’unique but de soutenir les équipes de conception dans leurs démarches de rédaction. Il ne prétend ni être complet en soi, ni être autosuffisant. Par conséquent, il est entendu

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que le contenu des documents techniques qui seront remis à l’équipe d’encadrement devra nécessairement être bonifié de sections présentant des informations supplémentaires (introduction, conclusion, références, etc.).

4.1. Identification des besoins

L’identification des besoins de l’initiateur du projet (ou client) est la première étape du processus de design et, sans contredit, la plus importante. Cette étape peut être considérée comme la fondation du projet, celle sur laquelle repose sa structure entière. Satisfaire pleinement les attentes du client sans les avoir identifiées au préalable relève d’un fabuleux coup de chance… et il est fort peu probable que la chance sourie plus d’une fois à une équipe de travail qui s’entête à aborder un processus de conception sans accorder l’attention requise à l’identification des besoins de son client.

En effet, c’est à cette étape que les grandes lignes du projet sont tirées et, par conséquent, les décisions prises à ce moment ont un impact considérable sur les étapes subséquentes. Tel qu’il a déjà été illustré à la Figure 1.1, un manque de rigueur en début de projet peut entraîner la non-connaissance d’informations cruciales et se traduire ultimement par l’échec du projet.

C’est donc avec l’étape d’identification des besoins que s’amorce la démarche continue de recherche d’information illustrée à la Figure 5.1. Cette recherche d’information a pour objet de fournir un maximum de données quantitatives ou qualitatives à l’équipe de conception. Les données permettent d’orienter le processus de design et d’établir la stratégie et la structure de projet. Parmi les données recueillies, certaines ont pour conséquence de limiter la liberté des concepteurs en imposant des bornes qui ne peuvent être dépassées quant à la nature ou à la valeur de certaines spécifications. Ces données, appelées restrictions, proviennent de différentes sources, les plus fréquentes étant : l’initiateur du projet, les membres de l’équipe de conception et les organisations de normalisation.

4.1.1. Données et restrictions

Il est parfois difficile de faire la distinction entre une donnée et une restriction (surtout à l’étape de collecte d’information), la raison principale étant que la ligne entre ces deux concepts est souvent très mince. La plupart du temps, cette distinction s’effectue d’elle-même lors de l’analyse de l’information recueillie et de l’élaboration du cahier des charges. En général, il est usuel de considérer toute information relative au projet comme étant une donnée et de qualifier de restriction, toute information décrivant un critère qui doit nécessairement être rempli par le produit à concevoir. Par exemple, le fait qu’un grille-pain soit un appareil électroménager utilisé dans une cuisine est une donnée, alors que le fait qu’il doive être conçu pour griller 4 tranches à la fois est une restriction.

Certaines données et restrictions sont en lien direct avec la problématique que l’équipe de travail cherche à définir. Différentes stratégies de base existent pour faciliter et accélérer le processus de collecte pour ces données spécifiques. Ces stratégies impliquent souvent une collaboration étroite entre l’initiateur du projet et l’équipe de travail.

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Dans un premier temps, il est utile d’énumérer et de répondre à une série de questions de base se rapportant aux utilisateurs potentiels du produit à concevoir ou au contexte dans lequel il sera utilisé. Qui? Quoi? Pourquoi? Comment? Où? Quand? Combien? Des réponses complètes aux questions inspirées par ces mots-clés fournissent une base solide à l’équipe de concepteur.

Par la suite (et si la situation le permet), il est intéressant de dresser un inventaire exhaustif des lacunes associées aux produits disponibles s’apparentant au produit à concevoir ou répondant à des besoins similaires (produits concurrents). Si aucun produit concurrent n’existe ou n’est disponible sur le marché, cette étape peut être accomplie en générant une liste de problèmes engendrés par la problématique actuelle et de lacunes potentielles du produit à concevoir. Cette seconde technique exige cependant d’investir davantage d’efforts imaginatifs.

Finalement, une fois l’ensemble des données et restrictions recueillies, elles sont utilisées pour générer la liste de besoins associés au projet. Il est pratique à cette étape de classifier immédiatement le contenu de cette liste de façon à distinguer les besoins primaires des besoins secondaires ou tertiaires. Cette liste permet également de faire ressortir les liens qui pourraient exister entre deux besoins en apparence indépendants. Les besoins primaires (ceux du premier niveau hiérarchique) doivent être indépendants pour faciliter la définition des objectifs du projet et l’élaboration du cahier des charges.

4.1.2. Résumé des besoins

Le résumé des besoins est un document très important puisqu’il représente un des deux livrables de l’étape de définition du problème. Ce court document tient généralement sur une seule page, voire un seul paragraphe, et présente une synthèse de la problématique à laquelle répond le projet. Le résumé des besoins a comme objectif de :

• Permettre aux individus qui sont en charge de le préparer de clarifier le mandat sur lequel ils sont appelés à travailler;

• Assurer que l’initiateur du projet et l’équipe de travail partagent la même vision et poursuivent des objectifs similaires dès le début de la démarche de conception;

• Servir d’outil de communication pour assurer que tous les intervenants impliqués dans le processus de design reçoivent la même information;

• Servir de document de base pour amorcer la définition des objectifs.

4.2. Définition des objectifs

Une fois les besoins identifiés, ceux-ci sont traduits sous forme d’objectifs afin de définir le travail qui doit être accomplit par l’équipe de conception. Les objectifs expriment de façon qualitative les résultats attendus pour satisfaire les besoins de l’initiateur du projet. Basé sur la structure hiérarchique des besoins établie à l’étape précédente, un arbre d’objectif est construit pour faire ressortir les objectifs principaux des objectifs secondaires et tertiaires.

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En général, il est souhaitable de définir un objectif par besoin. Il peut toutefois survenir que des objectifs distincts peuvent découler d’un même besoin. Dans un tel cas, la première action à entreprendre est de s’interroger sur la pertinence de chacun d’eux (ces objectifs peuvent-ils être combinés pour n’en former qu’un seul? Un de ces objectifs peut-il être considérer comme un objectif primaire alors que les autres en découlent? Est-il nécessaire de reformuler les besoins de l’initiateur du projet? Etc.). Si, à la suite de cette analyse, une corrélation existe réellement entre deux ou plusieurs objectifs, le lien doit être clairement mis en évidence.

Une erreur commune consiste à confondre les objectifs poursuivis par l’équipe de concepteur et les restrictions imposées par le projet. La distinction fondamentale entre objectifs et restrictions se situe au niveau du pourcentage d’atteinte. Il est ainsi possible de considérer qu’il est satisfaisant d’atteindre un objectif à 50%, alors qu’une restriction doit nécessairement être entièrement satisfaite dès son identification. Par conséquent, alors que les restrictions doivent absolument être respectées, les objectifs tendent à voir leurs performances maximisées tout au long du processus.

Afin d’assurer que l’information présentée dans l’arbre des objectifs est complète en soi, il est essentiel de justifier le choix et la hiérarchie des objectifs. Cet exercice s’inspire du processus d’identification des besoins et prépare le terrain en vue de l’élaboration du cahier des charges.

4.3. Élaboration du cahier des charges

La première étape du processus de design est complétée par l’élaboration du cahier des charges. Ce document, qui contient l’ensemble des caractéristiques (fonctionnelle, économique, physique, etc.) du produit en développement, sert en quelque sorte de « police d’assurance » pour l’initiateur du projet et pour l’équipe de conception en ce sens que son contenu ne subit plus de modifications majeures à la suite de son approbation par les deux parties (i.e., les évolutions du cahier des charges tout au long du projet ne doivent pas être des révolutions). Ainsi, ce document présente-t-il une description relativement détaillée du produit attendu et ce, tôt dans le processus de design.

Le cahier des charges est constitué de critères d’évaluation pondérés par un barème qui reflète la structure hiérarchique des besoins de l’initiateur du projet, et de spécifications qualitatives et quantitatives qui représentent les performances attendues du produit.

4.3.1. Critères d’évaluation

L’élaboration du cahier des charges débute par la création d’une liste de critères et de sous-critères d’évaluation à partir de l’arbre des objectifs du projet. Les critères d’évaluations s’inspirent des objectifs primaires et les sous-critères sont basés sur les objectifs secondaires et tertiaires. Les critères établis sont par la suite pondérés de façon à mettre en évidence l’importance relative des uns par rapport aux autres. Pour simplifier l’analyse du cahier des charges, il est recommandé de traduire cette pondération en pourcentage de sorte que la somme des points accordés à chaque critère soit toujours égale à l’unité (l’exemple concret présenté à la section 5.4 démontre cette démarche de façon claire et précise).

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Sélection des critères

Dans l’optique de limiter le plus possible la prise de décisions subjectives au terme du projet, il importe de s’imposer dès le début une démarche rationnelle et structurée. Cette démarche assure que les critères établis permettront une évaluation des concepts proposés ultérieurement en les comparant à une liste unique de critères objectifs, au lieu de les confronter les uns aux autres (ce qui entraînerait que la décision finale soit fondée sur quelque idées préconçues, préjugés favorables ou goûts personnels).

La sélection des critères est une tâche ardue puisqu’elle nécessite énormément d’efforts pour traduire de façon fidèle les besoins du projet sous forme utilisable par une équipe de concepteurs. Dans la mesure du possible, et afin de simplifier la démarche d’évaluation des concepts, il est souhaitable de faire correspondre un seul critère à chaque objectif (et donc à chaque besoin). De plus, il apparaît davantage pratique de sélectionner des critères quantifiables, i.e. auxquels il est possible de greffer un barème composés d’unités mesurables. Si l’utilisation de critères qualifiables s’avère incontournable, ces derniers doivent être choisis judicieusement de façon à permettre quand même une prise de décision objective.

Pondération des critères

La pondération des critères s’effectue en fonction de l’importance des objectifs auxquels ils sont associés. Ainsi chaque critère principal se voit appliqué un pourcentage d’importance selon la structure hiérarchique de l’arbre des objectifs. Le pourcentage associé à chaque critère est par la suite réparti parmi les sous-critères en fonction, encore une fois, de la structure hiérarchique des objectifs secondaires et tertiaires.

La pondération des critères est l’élément qui est le plus susceptible de changer en cours de design, subséquemment à l’ajout d’informations nouvelles. Ces modifications, quelquefois souhaitables, doivent cependant être faites avec rigueur puisque des altérations tardives du cahier des charges peuvent remettre en question certains choix de design faits au début du processus. Pour cette raison, la pondération des critères et des sous-critères ne devrait jamais changer de façon significative, d’où l’importance d’accorder une attention particulière à la hiérarchisation des besoins et des objectifs du projet. Dans le cas où des modifications majeures doivent tout de même être apportées, il devient nécessaire de faire une révision rapide des premières étapes de la définition du problème afin d’en identifier clairement les impacts sur les décisions prises en début de projet.

4.3.2. Barème d’évaluation

Le cahier des charges est composé d’autant de barèmes d’évaluation qu’il a de sous-critères. Le barème est l’outil d’évaluation terminal du cahier des charges. Lors de l’analyse de chaque concept de solution, son niveau d’atteinte à un critère spécifique est évalué en comparant ses performances escomptées en regard de ce critère, au barème d’évaluation associé à ce dernier. L’utilisation de cet outil permet donc de mesurer de façon précise le pourcentage de satisfaction de chaque concept de solution face à l’ensemble des critères d’évaluation. Il est recommandé au lecteur de consulté l’exemple concret présenté à la section 5.4 pour bien comprendre toute l’importance de cet outil d’évaluation.

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La préparation du barème d’évaluation est longue et fastidieuse puisqu’elle implique une quantité importante de recherche d’information provenant de différentes sources. Si le produit en développement s’inscrit dans le cadre de l’amélioration d’un produit existant ou de la mise en marché d’un produit destiné à concurrencer un produit existant, l’information peut provenir de données du concurrent ou des versions antérieures du produit existant. Cette information peut aussi provenir de l’expérience personnelle du concepteur ou de rencontres ou sondages effectués auprès des utilisateurs visés par le produit. Les sources d’information sont nombreuse et il incombe à l’équipe de conception de faire en sorte de les exploiter efficacement afin de retirer le maximum de données exactes et utiles pour définir les repères qualitatifs des barèmes d’évaluation.

4.3.3. Spécifications

Les spécifications complètent le contenu du cahier des charges. Leur établissement est relativement simple puisqu’elles s’inspirent concrètement des restrictions du projet, telles qu’elles ont été établies précédemment. Les spécifications viennent fixer les bornes supérieures et inférieures des critères et sous-critères d’évaluation et en définissent les valeurs acceptables. De plus, elles facilitent souvent la préparation des barèmes (ou permettent tout au moins d’en valider la composition).

4.4. Exemple concret

Tout au long du document, les notions théoriques présentées à chacun des chapitres sont détaillées de manière explicite à l’aide d’un exemple concret de conception d’un produit d’ingénierie. Cet exemple utilise le processus de design proposé dans le cadre du cours pour effectuer la conception d’une pompe d’irrigation à motricité humaine.

Cet exemple est inséré dans le document de notes de cours à titre indicatif et dans l’unique but de soutenir les équipes de conception dans leurs démarches de rédaction. Il ne prétend ni être complet en soi, ni être autosuffisant. Par conséquent, il est entendu que le contenu des documents techniques qui seront remis à l’équipe d’encadrement devra nécessairement être bonifié de sections présentant des informations supplémentaires (introduction, conclusion, références, etc.).

L’exemple s’inspire d’un travail réel, effectué par un groupe d’étudiantes et d’étudiants du cours Ingénierie, design et communication. Il s’inscrit dans un contexte de collaboration entre les membres de l’équipe de conception et l’organisme humanitaire Ingénieurs sans frontières. Par conséquent, le produit proposé au terme de la démarche de design répond à un besoin concret et réel en visant l’amélioration des conditions de vie et de survie de populations défavorisées luttant quotidiennement contre la pauvreté extrême.

Les aspects détaillés dans cet exemple portent sur : 1) l’identification des besoins de l’initiateur et plus spécifiquement sur le résumé de ces besoins, 2) la définition des objectifs du projet et 3) l’élaboration du cahier des charges.

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4.4.1. Identification et résumé des besoins

Le mandat confié à l’équipe consiste à concevoir une pompe à motricité humaine pour les populations des régions rurales de la Zambie. Ce projet est effectué en collaboration avec l’organisme humanitaire Ingénieurs sans frontières.

L’appareil est conçu dans le but de pomper l’eau accumulée dans des bassins de rétention pendant la saison des pluies, afin d’irriguer les cultures locales. Ce type d’équipement existe déjà et est couramment utilisé en Zambie. Les versions actuelles, souvent actionnées par des enfants, nécessitent un temps d’irrigation relativement élevé. Par conséquent, les enfants qui doivent irriguer les champs n’ont souvent pas accès à l’éducation par manque de temps.

Pour remédier à cette problématique, la pompe désirée doit diminuer le temps nécessaire pour irriguer un champ d’une superficie de un hectare. Cette pompe, actionnée simultanément par quatre utilisateurs, doit assurer un écoulement continu et être adaptable à tout type de cultures et de sols susceptibles d’être rencontrés en Zambie. L’appareil doit être en mesure de pomper une eau boueuse, à partir d’un trou de cinq mètres de profondeur. La pompe doit être transportable, sécuritaire et résistante à la corrosion. Elle doit être assemblée, entretenue et réparé sur place, dans un contexte où la main d’œuvre spécialisée d’existe pas. Par conséquent, les matériaux et les techniques de fabrication utilisées doivent nécessairement être disponibles localement. Finalement, le coût d’achat de l’appareil ne doit pas excéder 200USD.

4.4.2. Définition des objectifs

À partir des besoins énumérés précédemment, les objectifs primaires et secondaires du projet sont définis. Ceux-ci sont hiérarchisés et illustrés dans l’arbre des objectifs suivants :

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Figure 5.2 – Arbre des objectifs pour le projet de la pompe à motricité humaine.

Les objectifs principaux se rapportent à la maximisation des performances de la pompe, l’optimisation de la convivialité et la minimisation des coûts. Ces objectifs principaux sont détaillés sous forme d’objectifs secondaires. Ainsi, les performances de la pompe sont évaluées par l’intermédiaire du débit et du temps d’irrigation ainsi que du nombre d’utilisateurs requis. La convivialité englobe les objectifs se rapportant à la mobilité de l’appareil, à sa facilité d’entretien, son adaptabilité aux types de sols et sa résistance à l’environnement. Le poids de la pompe, son niveau de sécurité et le confort qu’elle procure à ses utilisateurs son également considéré à ce moment. Finalement, les coûts de fabrication incluent le pourcentage de pièces standards, la disponibilité locale des matériaux et le prix d’achat de la pompe.

4.4.3. Élaboration du cahier des charges

Le cahier des charges de la pompe à motricité humaine est présenté au Tableau 5.1. Son contenu détaille les critères et sous-critères qui seront utilisés pour évaluer le niveau de satisfaction du produit face aux objectifs du projet. Les spécifications identifiées au cahier des charges réfèrent aux restrictions imposées par le contexte environnemental associé au projet.

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Tableau 5.1 – Cahier des charges de la pompe à motricité humaine

CRITÈRE POND. BARÈME MIN MAX

Performance 40%

1 Débit fourni par la pompe 14%

Débit ≥ 8000 l/h → 100% 8000 l/h > D ≥ 7000 l/h → 75% 7000 l/h > D ≥ 5000 l/h → 50%

5000 l/h > D → 0%

5000 l/h

2 Temps d’irrigation pour 1 hectare

14%

T ≤ 2h → 100% 2 < T ≤ 3h → 80% 3 < T ≤ 4h → 60%

T ≥ 4h → 0%

4 h

3 Nombre de travailleurs 12%

N = 4 → 100% N = 5 → 80% N ≥ 6 → 50%

4

Convivialité 40%

1 Nombre de modules démontables

10%

4 ≥ N ≥ 2 → 100% 10 ≥ N ≥ 4 → 75% 15 ≥ N ≥ 10 → 50%

N > 15 ou N < 2 → 0%

15 modules

2 Inclinaison du sol 8%

θ ≥ 20˚ → 100% 20˚ > θ ≥ 10˚ → 75% 5˚ > θ ≥ 10˚ → 50% 1˚ > θ ≥ 5˚ → 25%

θ ≤ 1˚ → 0 %

3 Résistance à l’environnement 6%

Durée de vie ≥ 15 → 100% 15 > d ≥ 5 → 50%

5 > d → 0% 5 ans

4 Poids maximal d’un module 6%

Poids ≤ 15 kg → 100% 15 kg < P ≤ 30 kg → 75% 30 kg < P ≤ 50 kg → 50% 50 kg < P ≤ 75 kg → 25%

75 kg < P → 0%

75 kg

5 Éléments dangereux 5%

S = 0 → 100% 1 ≤ S < 3 → 25%

S ≥ 3 → 0% 3

6 Confort 5% Utilisateur assis → 100% Utilisateur debout → 50%

Utilisateur à quatre pattes → 0%

Coût de fabrication 20%

1 Pièces standard 10% % de pièces standard 100%

2 Disponibilité des pièces 5% % de pièces disponibles en Zambie 100%

3 Prix total 5%

P ≤ 160 USD → 100% 160 USD < P ≤ 180 USD → 85% 180 USD < P ≤ 200 USD → 60%

200 USD < P → 0%

200 USD

Trois sous-critères sont retenus pour évaluer la performance de la pompe d’irrigation : le débit de la pompe, le temps requis pour irriguer une superficie de 1 hectare et le nombre de travailleurs nécessaire. Une pompe permettant d’assurer un débit de 8 000 litres d’eau à l’heure répond entièrement à ce critère alors qu’un débit inférieur à 5000 litres par heure amène le rejet

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du concept. En ce qui a trait au temps d’irrigation, les pompes actuelles permettent d’irriguer 1 hectare en 4 heures. Ainsi, un concept permettant d’accomplir cette tâche deux fois plus rapidement répond entièrement à ce critère alors qu’une solution qui n’améliore pas la situation actuelle est rejetée. Finalement, la solution est considéré optimale si elle implique la participation de 4 travailleurs (minimum imposé par le projet) alors qu’elle est considérée moins intéressante si elle nécessite la présence de plus de 4 individus.

L’aspect relatif à la convivialité fait intervenir sept sous-critères : le nombre de modules, l’inclinaison du sol, la résistance à l’environnement, le poids d’un module, le confort et la sécurité des utilisateurs. Le nombre de modules réfère à la mobilité de la pompe. Ainsi, afin de faciliter le transport et l’assemblage du système, un nombre de modules se situant entre deux et quatre est idéal. Cependant, les restrictions du projet imposent que la pompe ne doit pas être démontable en plus de 15 modules. En ce qui concerne l’inclinaison du sol, il est considéré que la pompe peut être appelée à être utilisée sur un sol incliné jusqu’à 20°. Une adaptabilité insuffisante à ce niveau pénalise le concept proposé. La résistance à l’environnement est évaluée par l’intermédiaire de la durée de vie de l’appareil. La durée de vie recherchée est de 15 ans, alors qu’une durée de vie inférieure à 5 ans ne rencontre par les restrictions du projet et entraîne le rejet du concept. Le poids des modules individuels de la pompe ne doit pas dépasser 75 kg afin de faciliter son transport et son installation. Afin de satisfaire pleinement aux exigences du projet, le poids visé pour chacun des modules est de 15 kg ou moins. Le confort est considéré maximal lorsque les utilisateurs peuvent adopter une position assise alors qu’une position debout est acceptable. Finalement, le critère de sécurité assure que la pompe ne comporte pas plus de 3 éléments pouvant mettre en péril les utilisateurs.

L’aspect du coût de fabrication tient compte de trois sous-critères : la quantité de pièces standards, la disponibilité locale des composantes et le prix de vente du produit. Ce dernier critère limite le prix de vente à 200USD en fixant le prix idéal à 160 USD.

Références

BOUCHARD, Christian et ROCHELEAU, Michel (2005), COM-21573 – Ingénierie, design et communication, Notes de cours, Vol.2, Université Laval, 113p.

ULRICH, Karl T. et EPPINGER, Steven D. (2000), Product Design and Development, 2ième ed., Irwin McGraw-Hill, USA, 358p.

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5. Conceptualisation de solutions

Tel que mentionné précédemment, une erreur coûteuse souvent observée en ingénierie consiste à aborder la conception d’un produit en débutant par la génération d’un concept de solution unique basé sur des idées préconçues et des préférences du responsable de projet. À moins d’un concours de circonstances extraordinairement favorable ou d’un alignement parfait des planètes, cette façon de procéder mène rarement à la conception du produit optimal et implique souvent la conception et la fabrication successives de plusieurs versions différentes d’un même produit. Cette triste situation entraîne des pertes de temps et d’argent et peut résulter en l’échec du produit, voire même l’échec de l’entreprise.

La méthodologie proposée dans ce document permet de contrer cette mauvaise habitude en permettant à l’équipe de conception de générer plusieurs concepts de solutions distincts tout en s’assurant qu’ils soient complets et viables. Le positionnement de cette étape dans la chronologie séquentielle des évènements (Figure 6.1) assure que la conceptualisation des solutions ne débute pas avant que le problème ne soit clairement identifié. Par conséquent, les différents concepts de solutions proposés sont assurés de répondre à la même problématique ce qui facilite leur évaluation sur une base comparative unique.

Figure 6.1 – La conceptualisation de solutions. Positionnement de l’étape de conceptualisation de solutions à l’intérieur du processus séquentiel de conception de produit.

L’étape de conceptualisation des solutions débute par une dissection fonctionnelle du produit, de façon à en identifier autant que possible les fonctionnalités indépendantes. Cette analyse mène à l’élaboration du diagramme fonctionnelle, une représentation schématique illustrant les fonctions du produit et faisant ressortir les interdépendances entre ces fonctions.

Par la suite, la génération des concepts s’effectue en proposant des idées de solutions partielles permettant de remplir chacune des fonctionnalités identifiées. Finalement, ces solutions partielles sont assemblées en tenant compte de leur compatibilité afin de construire des concepts de solutions complets et viables permettant de répondre adéquatement aux besoins du projet.

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5.1. Analyse fonctionnelle

5.1.1. Description

Comme son nom l’indique, l’analyse fonctionnelle permet de déterminer les caractéristiques du produit à concevoir en utilisant une approche basée sur l’analyse des fonctions accomplies par le nouveau produit. Par analogie avec le domaine de la modélisation mathématique, une stratégie efficace consiste à considérer le produit comme une fonction globale qui transforme un certain nombre d’intrants en extrants. Cette fonction globale est constituée de plusieurs sous-fonctions distinctes, associées à autant de sous-systèmes pour lesquels des concepts de solutions seront générés.

La première étape de cette analyse consiste donc à identifier la nature des données ou des informations entrant dans le système ainsi que la nature des résultats obtenus à la sortie du système. Par la suite, chaque fonctionnalité du produit est déterminée individuellement et les interrelations existant entre celles-ci sont identifiées en considérant les intrants et les extrants (certaines fonctions ont-elles des intrants ou des extrants communs ? Un extrant d’une fonction particulière est-il utilisé comme intrant d’une autre fonction ? Etc.).

Le lien entre les objectifs du projet et les fonctionnalités du produit n’apparaît pas toujours aussi clairement que celui qui a été établi précédemment entre les objectifs et les besoins de l’initiateur du projet. Par conséquent, l’analyse fonctionnelle d’un produit exige un effort de concentration considérable et une recherche d’information complète et rigoureuse. Il est souhaitable de s’imposer un minimum de contraintes en débutant l’analyse, quitte à restreindre le nombre de sous-fonctions en cours de processus. Cette façon de procéder génèrera certes des redondances au niveau des sous-fonctions (il sera toujours temps de les éliminer au moment opportun), mais elle minimisera également le risque d’omettre d’inclure des sous-fonctions importantes.

Au terme de cette étape, l’analyse fonctionnelle est illustrée sous la forme d’un diagramme afin d’en simplifier la préparation et la présentation. L’utilisation d’un tel outil permet aussi de faciliter la compréhension des fonctionnalités du produit sous une forme imagée, par un individu moins impliqué dans son développement (le grand patron de l’organisation par exemple).

5.1.2. Diagramme fonctionnel

Le diagramme fonctionnel permet d’éclaircir la vision quelque peu opaque du système entraînée par son approche initiale de haut niveau. Ainsi, au fur et à mesure que les boîtes représentant les sous-fonctions ainsi que les éléments entrant et sortant de ces dernières sont identifiés et ajoutés, le diagramme prend tout son sens. Le diagramme fonctionnel est un outil indispensable puisque son élaboration permet d’identifier, tôt dans le processus, les lacunes de l’équipe de conception en ce qui a trait à la compréhension du fonctionnement du produit en développement.

L’exemple de diagramme fonctionnel présenté à la section 6.4 illustre efficacement la forme qu’il peut prendre et met en valeur l’utilité d’un tel outil.

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5.2. Recherche d’idées de solution

La recherche d’idées de solution est la première étape qui fait appel exclusivement à la créativité des membres de l’équipe de conception. Cette démarche, effectuée en suivant des techniques strictes, structurées et rigoureuses, prévient que la rationalité des participants ne nuise à la génération d’idées, favorisant du même coup l’élaboration objective de plusieurs concepts de solutions variés. La viabilité des idées générées n’est pas évaluée à cette étape du processus et fait plutôt l’objet d’une première démarche d’épuration précédant l’élaboration des solutions.

Malgré la nature non rationnelle de l’activité, il ne faut pas perdre de vue qu’elle s’inscrit à l’intérieur d’un processus très rationnel. Par conséquent, cette étape débute par une prise de connaissance et une analyse approfondie du diagramme fonctionnel. Elle permet à l’équipe de conception de « s’approprier » les fonctionnalités du système et d’orienter leurs efforts de génération d’idées. La recherche d’idées se divise en deux volets. Le premier volet, le brainwriting, prend la forme d’un travail individuel alors que le second volet, le brainstorming, fait intervenir la participation d’un groupe d’individus. Il est fortement conseillé de débuter le processus de génération de concepts par le volet individuel.

5.2.1. Brainwriting

Le brainwriting, comme son nom l’indique, consiste en une opération au cours de laquelle un individu met sur papier toutes information auxquelles il peut penser, aussi saugrenues soient-elles en apparence.

Pour ce faire, chaque intervenant impliqué dans le processus s’assoit seul avec une pile de feuilles identifiant chacune une fonctionnalité du système, telles qu’elles sont définies dans le diagramme fonctionnel. Ce diagramme étant le point de départ du brainwriting, il est ainsi assuré que chaque participant débute le processus avec les mêmes connaissances de base.

Par la suite, toute idée inspirée par la fonctionnalité inscrite en haut de page est notée au fur et à mesure qu’elle survient à l’esprit du participant. Il importe ici de noter l’information minimale qui permet de comprendre l’idée sans trop la détailler afin d’éviter de nuire à l’élan de créativité. Dans cette même optique, il est aussi déconseillé d’analyser l’information ou de tenter d’en évaluer la pertinence et la viabilité à ce moment. Une idée d’apparence inappropriée ou ridicule peut s’avérer tout à fait compatible avec une autre idée tout aussi inappropriée ou tout aussi ridicule. Au moment où les idées sur un sujet ne viennent plus aussi rapidement, il est recommandé de changer de feuille et de poursuivre le processus avec la fonctionnalité suivante. Le brainwriting se termine une fois que toutes les fonctionnalités ont été considérées à plusieurs reprises et qu’aucune idée supplémentaire ne survient à l’esprit du concepteur. Le processus dans son entier peut durer plusieurs heures et est généralement accompagné d’une forte migraine qui traduit une fatigue extrême.

Les règles suivantes résument les points importants à considérer pour la tenue d’un brainwriting efficace :

• Faire le silence autour de soi et s’isoler du monde extérieur. Le contexte environnemental doit favoriser la concentration.

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• Générer un maximum d’idées. À cette étape, il est essentiel de miser sur la quantité plutôt que sur la qualité afin de maximiser les chances de noter des idées utilisables.

• Éviter de porter un jugement critique sur ses propres idées. Il est surprenant de voir à quel point un individu peut s’autocensurer sans même s’en rendre compte. La censure est le pire ennemi de la créativité dans un contexte de rationalité tel que celui qui entoure le développement d’un produit d’ingénierie.

• Continuer à générer des idées le plus rapidement possible jusqu’à épuisement. Le fait d’opter sur la rapidité minimise les chances d’analyser les idées sur le champ.

5.2.2. Brainstorming

Le brainstorming est la suite logique du brainwriting, ou son complément oral. Il s’agit d’une rencontre de travail où les participants sont regroupés autour d’une table et, dans un effort collectif, complètent les éléments obtenus à l’étape précédente de façon à dresser une liste d’idées représentative de l’équipe de conception.

À cette occasion, l’animateur de la rencontre, qui a préalablement rassemblé et confiné les résultats obtenus du brainwriting, présente les idées générées pour chaque fonctionnalité du système. Il s’assure par la suite d’engendrer une relance du processus de génération d’idées, cette fois-ci oralement, en gérant adroitement les droits de parole de chacun des individus. L’animation d’un brainstorming est un exercice exigeant puisqu’il demande une gestion efficace des interventions des participants, tout en s’assurant que les propos énoncés sont respectueux et appropriés, mais sans brimer la liberté d’expression de chacun. Les habiletés d’un animateur à relancer la production collective d'idées au moment opportun sont également mises à profit lorsque la créativité de l’équipe semble être sur le point de s’épuiser.

Un secrétaire de séance est chargé de noter l’ensemble des idées énoncées. Si le groupe de travail est constitué de plus de quatre ou cinq individus, il peut être bénéfique de partager les idées générées en les inscrivant sur un tableau ou sur un tableau à feuille, de façon à s’assurer que ces idées participent à entretenir l’élan de créativité.

Tout comme son homologue individuel, le brainstorming se termine généralement par une fatigue extrême et d’importants maux de tête.

Puisque l’un va difficilement sans l’autre, les règles qui régissent le brainstorming sont similaires à celles qui régissent le brainwriting. Elles sont énumérées ci-dessous.

• Être discipliné et attentif aux consignes de l’animateur. L’animateur est responsable de créer et de maintenir un climat de travail propice au bon fonctionnement du groupe. Il est essentiel de garder à l’esprit que l’animation de ce type de séance de travail est très exigeante. Par conséquent, le simple fait de respecter le travail de l’animateur et de se plier à ses consignes favorise l’atteinte des objectifs de la séance et optimise le rendement de l’équipe de travail.

• Générer un maximum d’idées. Encore une fois, il est important de miser sur la quantité plutôt que sur la qualité. L’élimination des idées farfelues ne se fait pas à cette

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étape du processus. Les idées qui peuvent sembler ridicules ou inappropriées à priori, entraîne souvent la génération d’idées ou de concepts novateurs et tout à fait viables.

• Éviter de porter un jugement critique sur les idées de ses partenaires de travail. Alors qu’il est étonnant d’apprendre qu’un individu peut s’autocensurer en portant des jugements inappropriés sur son propre travail, il est beaucoup plus facile de percevoir et de comprendre les impacts négatifs que ces jugements peuvent entrainer à l’intérieur d’un groupe de travail.

• Éviter les séances de travail trop longues. Idéalement, le brainstorming devrait durer entre trente et soixante minutes. Ces séances sont exigeantes mentalement, bruyantes et peuvent quelque fois être le théâtre d’échanges émotifs entre participants. Par conséquent, il n’est pas souhaitable d’étirer ces rencontres inutilement lorsque l’on constate que la concentration du groupe n’y est plus. Un entêtement à poursuivre la séance est une perte de temps, et pourrait même entraîner des effets néfastes au niveau de la cohésion au sein du groupe.

Une fois le brainstorming complété, une première épuration s’effectue à tête reposée par l’équipe de travail. À cette étape, les idées jugées saugrenues ou inapplicables sont mises de côté alors que les idées les plus prometteuses sont conservées (à ne pas confondre « mettre de côté » et « éliminer à tout jamais » puisque les éléments éliminés lors de cette épuration pourront plus tard être utilisés pour faire progresser la conception du produit en développement). Les idées retenues sont utilisées, à l’étape suivante du processus, afin d’élaborer une série de concepts de solutions complets et viables.

5.3. Élaboration de concepts de solutions

L’élaboration de solutions complètes à partir des idées retenues au terme du brainstorming débute par la construction des concepts. Cette opération prend la forme d’un assemblage théorique de diverses idées (une par fonctionnalité), qui n’ont aucune valeur fonctionnelle prises indépendamment, mais qui prennent tout leur sens lorsque mises en commun avec d’autres idées. Dans le cadre de ce cours, cette étape devrait se solder par l’élaboration de six ou sept concepts au maximum.

Dans un deuxième temps, les concepts sont brièvement analysés dans le but d’en évaluer la viabilité et la complétude. Cette analyse permet aussi de s’assurer que les solutions proposées présentent un niveau de variété représentatif de l’effort de créativité des concepteurs.

5.3.1. Construction de concepts

Un concept de solution est constitué d’un amalgame d’idées, souvent indépendantes, qui collectivement apportent une solution complète au problème à résoudre. Pour faciliter la combinaison des idées, il est recommandé de dresser un tableau de construction dont les lignes et les colonnes présentent les idées associées aux différentes sous-fonctions pour chaque concept proposé.

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Il n‘existe pas de procédure stricte pour procéder à la construction des concepts. En effet, cette démarche fait souvent intervenir la logique et l’imagination. Cependant, cet exercice doit être réalisé en gardant à l’esprit que les solutions obtenues doivent présenter la plus grande diversité possible afin d’assurer que la sélection du concept final ne se fasse pas parmi une série de solutions identiques, ou trop semblables. Par conséquent, malgré qu’il soit possible que certaines cases du tableau renferment la même information, il n’est pas souhaitable qu’il en soit ainsi.

Il est conseillé au lecteur de consulter l’exemple de tableau de construction présenté à la section 6.4 afin de faciliter sa compréhension de cet aspect de la méthodologie.

5.3.2. Analyse des concepts

Suite à l’assemblage des concepts de solutions, ces derniers sont analysés très brièvement afin d’en évaluer la complétude, la viabilité et la diversité. Il ne s’agit pas ici d’effectuer une analyse approfondie de chaque concept, mais plutôt de s’assurer, sur papier et sans nécessiter le moindre calcul, que chaque concept résout totalement le problème, semble fonctionnel et réalisable, et qu’il se distingue des autres concepts proposés. Il est inutile de s’attarder en profondeur à cette analyse à ce moment, puisqu’une étude portant sur la faisabilité physique, économique, temporelle et environnementale de chaque solution fait l’objet de l’étape suivante du processus de conception.

5.3.3. Description technique d’une solution

L’élaboration des concepts de solutions ne saurait être complète sans la présentation d’une description détaillée de l’allure générale et du fonctionnement de chaque concept.

La description technique peut s’adresser à différents types de lecteurs. Par conséquent, la première étape à considérer lors de sa rédaction est l’identification du public cible. Évidement, le contenu de la description technique est appelé à varier en fonction de la nature de la clientèle à qui elle est destinée. Cependant, peu importe son contenu ou la clientèle à laquelle elle s’adresse, sa structure reste toujours la même. Ce court document est généralement constitué de la présentation générale du concept, d’un schéma de la solution, de la description de ses composantes et d’une présentation de son fonctionnement.

La description technique doit permettre au lecteur de se faire une idée précise du produit, de son utilité, de ses principales caractéristiques et de ses différentes composantes et ce, dès la première lecture. Le défi que présente la préparation d’un tel document est de traduire ces éléments de façon claire et concise pour faire en sorte que le rédacteur et tous les lecteurs aient la même perception du produit à concevoir.

Présentation générale

La présentation générale de l’objet ou du produit se doit d’être très brève puisque la description technique est généralement insérée à l’intérieure d’un document plus complet. Puisqu’elle sert d’introduction à la description, la présentation générale doit comporter les trois sections suivantes : 1) un rappel de la problématique (qui a probablement déjà été annoncée en

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introduction du rapport), 2) une présentation initiale du produit (en incluant l’énumération des pièces principales) et 3) la présentation du contenu de la description.

Le rappel de la problématique doit être le plus bref possible afin d’éviter de répéter inutilement l’information déjà connue par le lecteur. Les redondances inutiles sont ennuyeuses et peuvent avoir pour effet de distraire le lecteur et l’amener à rater des informations plus importantes. Ainsi, le rappel de la problématique ne doit pas dépasser une ou deux phrases.

La présentation initiale circonscrit l’ensemble de ce qui est à décrire. Après avoir lu ces quelques lignes, le lecteur doit savoir à quoi sert l’objet dont il est question, quelles en sont les principales composantes et quelle en est l’allure générale. La liste des pièces doit être limitée aux pièces les plus importantes, les pièces secondaires étant décrites plus tard lors de la description des composantes.

La présentation du contenu est le dernier élément à inclure dans cette section. Son rôle est essentiellement d’annoncer au lecteur la structure générale des paragraphes qu’il s’apprête à lire.

Schéma

La présentation générale est appuyée, dans la section suivante, par une représentation schématique de l’objet à concevoir. Ce schéma donne au lecteur une image globale du produit et en facilite la compréhension. Le schéma prend souvent la forme d’une vue en perspective ou d’une vue explosée du concept et sert d’image de référence pour la description des composantes. Le schéma peut être effectué à l’aide d’un outil informatique, mais il s’avère souvent plus approprié de réaliser un croquis à la main.

Il peut s’avérer utile d’inclure plus d’un schéma afin d’illustrer adéquatement l’ensemble des informations essentielles à la compréhension du produit. Cependant, il est important de ne pas abuser de ce type d’illustrations, le rôle du schéma n’étant pas de remplacer le texte, mais plutôt de l’appuyer.

Afin d’utiliser une illustration le plus efficacement possible dans une description technique, les règles suivantes doivent être respectées :

• Identifier, numéroter et annoncer la figure. Une figure est toujours identifiée par un titre et un numéro. La figure doit être annoncée dans le texte qui la précède et être placée le plus près possible de cette référence.

• Identifier les pièces représentées sur le dessin. Le nom de toutes les pièces doit être indiqué sur le dessin. La façon la plus claire de le faire consiste à identifier chaque composante par un numéro. Une liste insérée à côté ou en dessous du dessin indique, pour chaque numéro, le nom de la pièce correspondante.

• Faire des dessins précis et clair. Même si le choix des croquis à main levée est préconisé, il importe d’insister sur la précision et la clarté (quitte à faire l’usage d’instruments de dessins). Le croquis doit respecter les proportions de l’objet et indiquer tous les renseignements nécessaires (dimensions externes, matériaux spécifiques, etc.). Si l’utilisation de gros plan est nécessaire, il est essentiel de montrer d’abord une vue d’ensemble en précisant l’emplacement du gros plan.

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Description des composantes

La description des composantes fait référence aux éléments présentés sur le schéma. Les principales composantes peuvent être énumérées dans une seule phrase ou peuvent être énumérées sous forme de liste à puces. Si les pièces sont nombreuses (plus de cinq ou six), il est préférable d’opter pour la liste à puces.

Encore une fois, il importe d’être le plus précis possible dans la description de chacune des composantes, mais tout en restant bref. Ainsi, les éléments essentiels qui doivent être retrouvés à la lecture de cette section incluent : la forme et la taille de la composante, son interaction avec les autres composantes, son positionnement dans l’assemblage complet, le matériau dont elle est constituée, etc.

Fonctionnement

La dernière partie de la description technique insiste sur le fonctionnement de l’objet. Cette section peut s’apparenter à un guide d’assemblage ou à un guide d’utilisation. Ainsi les étapes de l’assemblage du produit (si nécessaire avant chaque utilisation), et les étapes de la démarche à suivre pour utiliser le produit y sont décrites.

5.4. Exemple concret

Cet exemple est inséré dans le document de notes de cours à titre indicatif et dans l’unique but de soutenir les équipes de conception dans leurs démarches de rédaction. Il ne prétend ni être complet en soi, ni être autosuffisant. Par conséquent, il est entendu que le contenu des documents techniques qui seront remis à l’équipe d’encadrement devra nécessairement être bonifié de sections présentant des informations supplémentaires (introduction, conclusion, références, etc.).

Les aspects détaillés dans cette section portent sur : 1) l’élaboration du diagramme fonctionnel du produit, 2) l’élaboration des solutions et 3) la description technique d’un concept de solution.

5.4.1. Diagramme fonctionnel

La première étape consiste en l’élaboration d’un diagramme fonctionnel, soit un schéma qui met en évidence toutes les fonctions du produit en développement. Ce diagramme facilite la dissection du système en un ensemble de sous-systèmes ayant chacun une fonctionnalité propre. Le diagramme fonctionnel de la pompe à motricité humaine est présenté à la Figure 6.2.

Le diagramme comprend deux intrants, soient l’eau boueuse et l’énergie nécessaire pour pomper cette eau.

L’énergie, fournie par la force motrice humaine des utilisateurs de la pompe, est transmise vers les fonctions centrales de l’appareil qui regroupent les différentes étapes nécessaires pour pomper l’eau du sol. Transformée en énergie mécanique, elle sert à aspirer l’eau du sol. L’eau boueuse est filtrée à l’entrée du système pour éviter l’obstruction par des particules grossières.

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Le filtre doit pouvoir être dégagé facilement pour empêcher toute résistance dans la pompe. La pompe doit fournir un débit continu afin de respecter les restrictions du projet. À la sortie du système, l’eau filtrée est acheminée aux cultures à irriguer.

Dans une branche parallèle du diagramme, la force motrice humaine est utilisée pour assurer la mobilité de la pompe et son adaptabilité sur des terrains variés. Il est nécessaire de démonter la pompe en pièces de volume et de poids convenable afin de permettre son transport par un nombre restreint d’individus.

Force motrice humaine

Démonter les pièces

Adapter à différents reliefs

de terrains

Transporter

Déplacement de la pompe

Transformer

Aspirer

Fournir un débit continu

Dégager

Filter

Eau boueuse

Eau pour irrigation

Intrants

Extrants

Figure 6.2 – Diagramme fonctionnel de la pompe à motricité humaine.

Une fois la dissection fonctionnelle du système complétée, des idées de solutions sont générées pour l’ensemble des fonctions. La section suivante présente le résultat de la démarche de génération d’idées, soit la construction des concepts de solutions.

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5.4.2. Élaboration des solutions

À la suite du brainwriting et du brainstorming, différentes idées de solutions sont générées pour répondre aux problématiques entraînées par chacun des sous-systèmes. Les concepts de solutions sont élaborés en combinant diverses idées compatibles de façon à assurer qu’une idée est associée à chacun des sous-systèmes. L’ensemble des concepts proposés est présenté au Tableau 6.1.

Tableau 6.1 – Tableau de construction des concepts de solution

Fonction Concept 1 Concept 2 Concept 3 Concept 4 Concept 5 Concept 6

Force motrice

• 4 individus

• Pédalier

• 4 individus

• Pédalier

• 4 individus

• Roue

• 4 individus

• Levier

• 4 individus

• Balancier

• 4 individus

• Rameur

Transformer en énergie mécanique

• Engrenages et roues décentrées actionnant deux pistons

• Engrenages et roues décentrées actionnant deux pistons

• Engrenages et roues décentrées actionnant deux pistons

• Leviers actionnant le piston

• Corde et poulie pour réinitialiser le mouvement

• Balancier relié aux pistons

• Rameur relié aux pistons

Filtrer l’eau • Cage grillagée au tuyau d’entrée

• Cage grillagée au tuyau d’entrée

• Cage grillagée au tuyau d’entrée

• Cage grillagée au tuyau d’entrée

• Cage grillagée au tuyau d’entrée

• Cage grillagée au tuyau d’entrée

Dégager le filtre

• Retirer la cage pour le nettoyage

• Retirer la cage pour le nettoyage

• Retirer la cage pour le nettoyage

• Retirer la cage pour le nettoyage

• Retirer la cage pour le nettoyage

• Retirer la cage pour le nettoyage

Fournir un débit continu

• Cylindres alternatifs en aspiration et en poussée

• Valve à membrane

• Cylindres alternatifs en aspiration et en poussée

• Cylindres alternatifs en aspiration et en poussée

• Valve à membrane

• Cylindres alternatifs en aspiration et en poussée

• Valve à bille

�Cylindres à double action

�Valve à membrane

�Cylindres à double action

�Valve à membrane

Transporter la pompe

• Démontable : 7 modules

• Démontable : 5 modules

• Non démontable

• Démontable : 5 modules

• Démontable : 7 modules

• Démontable : 9 modules

Adapter la pompe au relief

• Pattes ajustables

• Pattes ajustables

• Pattes ajustables

• Pompe articulée

• Pattes ajustables

• Pattes ajustables

5.4.3. Description technique

Cette section comporte la description technique du concept de solution no 4 introduit au Tableau 6.1. La description s’amorce par une présentation générale du concept suivi d’une description des composantes et du fonctionnement du système. Une discussion portant sur la viabilité et l’originalité du concept est par la suite effectuée.

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Présentation Générale

Pour le concept de solution suivant, le poids de quatre personnes est appliqué sur des leviers. Les forces ainsi produites sont transmises à quatre cylindres de type piston qui, à leur tour, aspirent l’eau d’un puits d’une profondeur de 5 mètres et la propulsent dans un tuyau en direction d’un champ. Ce concept a l’apparence générale d’un simulateur d’escaliers et a les dimensions approximatives d’un cube de 2m d’arête. Il est conçu d’acier et de cuivre. Les principales composantes de la solution sont : le filtre, les valves, les charnières, le cadre, les cylindres et les leviers. Alors que le cadre et les leviers s’assemblent avec des tiges bloquées par des goupilles, les cylindres et les valves sont soudés au cadre. Le filtre est fixé au bout du tuyau immergé sous l’eau. L’apparence générale de la pompe est illustrée à la Figure 6.3.

3.1

3.2

3.3

3.4

4.1

4.2

4.4

4.5

5.1

5.2

5.3

Figure 6.3 – Concept de solution no 4 : Le marcheur

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Description pièce par pièce

1. (Non illustré). Le filtre a la fonction principale d’éviter que les débris présents dans l’eau n’entrent dans la pompe et brisent le mécanisme. Il est composé de deux parties soit la cage et la valve.

1.1. La cage a la forme d’un prisme triangulaire et est fait de plaques de 5 mm de cuivre soudées et percées d’une multitude de trous de 1 cm de diamètre. Une valve est soudée au centre du petit côté du filtre afin d’éviter que le tuyau ne se vide lorsque la pompe n’est pas en utilisation. Faite de cuivre poli et non peint, la cage s’installe à l’extrémité immergée du tuyau d’alimentation.

1.2. La valve bloque l’eau dans un sens et lui permet de circuler dans l’autre. Elle est faite de tubes de cuivre de 2 mm et de 5 cm de diamètre. Lors du fonctionnement, une bille bloque le passage de l’eau dans un sens en s’insérant dans un étranglement et laisse passer l’eau dans l’autre sens en sortant de celui-ci. Une grille garde la bille à proximité de l’étranglement pour diminuer le temps d’action dû à son déplacement. La bille est fabriquée de caoutchouc dur et la valve de cuivre poli et non peint est soudée à la cage.

2. (Non illustré). Les charnières assurent l’articulation de différentes pièces de la pompe afin qu’elles puissent épouser le relief du terrain et transformer la force appliquée par les utilisateurs en force motrice. Elles sont composées d’une partie femelle et d’une partie mâle. La partie femelle est faite de deux tubes d’acier, mesurant 2 mm d’épaisseur, 1 cm de diamètre et 3 cm de long, espacés par 3 cm. Les charnières femelles se rattachent à des charnières mâles faites d’un tube de 3 cm de long. Les deux parties sont retenues par une tige d’acier de 5 mm de diamètre fixée par une goupille. Les charnières sont peintes en gris.

3. Le cadre de la pompe soutient toutes les pièces de la pompe, sauf le filtre. Ses dimensions sont 25 cm par 25 cm par 2 m. Les pièces composant le cadre sont le pied, le cadre central, la poignée et les poulies. Presque toutes les pièces sont fabriquées d’acier. Elles sont, pour la plupart, soudées entres elles. Le cadre doit être fixé au sol car il maintient la pompe en place au cours de l’utilisation. La majorité des pièces du cadre sont peintes en gris.

3.1. Le pied ferme l’extrémité inférieure du cadre principal et assure sa fixation au sol. Il est composé d’une plaque d’acier de 1 cm d’épaisseur. Des trous sont situés aux extrémités de la plaque afin de pouvoir insérer des piquets de fixation. Des charnières sont placées au centre de chaque côté. Toutes les pièces sont faites d’acier et peintes de couleur grise.

3.2. Le cadre central est fait d’un tube d’acier de 5 mm d’épaisseur, mesurant 5 cm de diamètre et 2 m de long. Il supporte pratiquement toutes les pièces de la pompe. L’extrémité supérieure est fermée par une plaque d’acier de 5 mm soudée au cadre principal. Quatre tiges d’un diamètre de 2 cm et de 7 cm de long sont soudées en croix à une hauteur de 1,5 m à partir du sol. Celles-ci servent à soutenir les poulies. Deux rainures pratiquées sur chaque tige permettent l’installation d’anneaux élastiques standards pour empêcher le déplacement des poulies. Toutes les pièces sont peintes de couleur grise.

3.3. La poignée permet aux utilisateurs de garder l’équilibre lors de l’utilisation. Elle est faite d’un carré de 40 cm de côté en tige d’acier soudé, mesurant 1 cm de diamètre. Quatre

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tiges servent de diagonales au carré et se rejoignent au centre. L’ensemble est ensuite soudé au-dessus du cadre principal.

3.4. Les poulies de plastique de 10 cm de diamètre sont fixées aux tiges avec des douilles de bronze poreux afin de permettre la rotation. Les poulies créent un mouvement continu de la pompe en remontant les tiges descendues. Elles sont retenues par des anneaux élastiques et elles sont peintes de couleur blanche afin de minimiser les dommages causés par le soleil.

4. Les cylindres sont le cœur de la pompe et ont pour fonction d’aspirer l’eau et de la propulser dans les tuyaux. Le principe de fonctionnement est simple. Lorsque la tige du cylindre est tirée, un vide est créé à l’intérieur de la pompe, ainsi, la valve entrante s’ouvre et le cylindre se remplit d’eau. Lorsque cette tige est poussée, une pression est créée à l’intérieur de la pompe, la valve sortante s’ouvre et l’eau est évacuée. Les cylindres sont composés d’une coquille, d’une tige, de deux valves, de charnières, de cordes et de tuyaux.

4.1. Les coquilles supportent tout le mécanisme qui pompe l’eau. Elles sont faites de tubes de cuivre de 2 mm, de 15 cm de diamètre par 50 cm de long avec un trou de 5 cm de diamètre placé à 1 cm du bas. L’extrémité inférieure est fermée par une plaque de cuivre de 5 mm d’épaisseur avec un trou de 5 cm de diamètre au centre. L’extrémité supérieure est entourée par un anneau de cuivre, d’une épaisseur de 2 cm, mesurant 3 cm de large. Un couvercle de cuivre de 5 mm est vissé au-dessus et un trou de 1.1 cm est pratiqué au centre pour faire passer la tige. Une valve entrante est soudée à chaque trou de 5 cm. Des blocs d’aciers sont soudés entre les coquilles et le cadre principal afin de combler l’espace vacant et de fixer les coquilles. Toutes les pièces ont un fini poli sans peinture.

4.2. Les tiges créent la succion et la pression à l’intérieur du cylindre extérieur. Elles sont faites d’une barre de cuivre de 1 cm de diamètre par 50 cm de long au bout de laquelle une plaque de cuivre de 5 mm et de 14,6 cm de diamètre est soudée. Un joint étanche de caoutchouc est fixé autour de cette plaque afin que l’eau ne puisse s’infiltrer entre la tête de la tige et la coquille. Une pièce, destinée à limiter le mouvement de la tige, est soudée à 45 cm du bout. Toutes les pièces ont une finition polie et non peinte.

4.3. (Non illustré). Les charnières de tige sont des carrés d’acier de 1 cm et de 9 cm de côté soudé à l’extrémité supérieure des tiges. Sur deux de leurs côtés, des charnières femelles sont fixées.

4.4. Les cordes relient deux tiges voisines en passant par une poulie. Lors du mouvement, elles remontent les tiges abaissées en utilisant la force appliquée sur une tige montée. Elles sont faites d’un matériau végétal et elles ont un diamètre 8 mm.

4.5. Deux tuyaux relient les 4 valves entrantes et les 4 valves sortantes entre elles pour ne faire qu’une entrée et une sortie. Les tuyaux ont un diamètre de 5 cm et sont tous faits de cuivre poli non peint.

5. Les leviers ont pour fonction de transformer le poids des utilisateurs en force motrice afin d’actionner les cylindres. Ils ont la forme d’un rectangle ouvert avec des articulations non fixes. Chaque levier a une dimension de 1 m de long par 1 m de haut. Ils sont composés de deux semelles, deux bras et d’une base. Toutes les pièces sont en acier et sont peintes en gris.

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5.1. Les semelles sont des barres en acier de 1 cm et 9 cm de large. Elles sont longues de 1,3 m. Des charnières femelles sont soudées aux extrémités afin de raccorder un bout à une charnière d’une tige et l’autre à un bras. Un mélange de peinture et de sable est appliqué sur le dessus afin d’améliorer la sécurité en évitant les glissements.

5.2. Les bases sont faites de tiges d’acier de 1 cm par 9 cm de large et 1 m de long. Un trou de 1 cm de diamètre est pratiqué à 5 cm du bout afin de fixer la base au sol avec des piquets. Au bout non perforé, une charnière femelle est soudée. Un tube d’acier de 2 mm et de 15 cm par 1 cm de diamètre est soudé à l’autre bout afin de fixer les bras.

5.3. Les bras sont faits de tiges d’acier de 1 cm par 9 cm de large et 75 cm de long. Une charnière mâle est soudée à une extrémité afin de fixer les bras aux semelles. Un tube d’acier, mesurant 2 mm par 9 cm et 1 cm de diamètre est soudé à l’autre bout afin de fixer les bras aux bases. Toutes les pièces son peintes en gris.

Fonctionnement

Pour faire fonctionner la pompe, quatre personnes doivent se tenir sur les leviers et doivent transférer, en synchronisme, leur poids d’un pied à l’autre. Chaque levier actionne des tiges qui, à leur tour, aspirent et propulsent successivement l’eau des cylindres. Lorsqu’un levier est descendu, son voisin est remonté à l’aide d’une corde qui passe par les poulies. Pour démonter la pompe, il suffit de retirer les goupilles et les tiges qui retiennent les 5 principaux morceaux de la pompe.

Viabilité et Originalité

L’originalité de ce concept vient du fait que les utilisateurs ne font aucun mouvement qui ne leur est pas familier dans la vie de tous les jours comme pédaler. En effet, les utilisateurs ne font que transférer leur poids comme s’ils marchaient. Le concept, entièrement démontable est assemblable en quelques minutes. Aussi, il est capable de fonctionner en terrain très accidenté car il épouse les courbes du sol et ne requiert pas d’être au niveau.

Références

BOUCHARD, Christian et ROCHELEAU, Michel (2005), COM-21573 – Ingénierie, design et communication, Notes de cours, Vol.2, Université Laval, 113p.

ULRICH, Karl T. et EPPINGER, Steven D. (2000), Product Design and Development, 2ième ed., Irwin McGraw-Hill, USA, 358p.

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6. Analyse de faisabilité

L’étape précédente du processus de design a insisté sur la création de concepts de solutions variés en faisant intervenir un minimum d’analyse. Avant d’entreprendre l’étape de développement des solutions, une analyse plus poussée de la faisabilité physique, économique, temporelle et socio-environnementale de chaque concept doit être entreprise. Cette analyse a pour double fonction d’assurer que les concepts retenus remplissent certains critères spécifiques quant à leur faisabilité tout en limitant le nombre de concepts qui seront développés en profondeur à l’étape suivante du processus. Ainsi, des six ou sept concepts proposés au terme de la conceptualisation de solutions, seulement trois devraient être retenus à la suite de l’analyse de faisabilité. Ceux-ci peuvent provenir directement des concepts initiaux ou être formés à partir de combinaisons de deux ou plusieurs d’entre eux.

L’analyse de faisabilité doit être conduite avec rigueur puisque la solution optimale retenue au terme du processus de design découle directement des solutions retenues à cette étape et détaillées à partir de ce point. Elle représente le portail d’entrée de l’étape de développement des solutions, tel qu’il est illustré à la Figure 7.1.

Figure 7.1 – L’analyse de faisabilité. Positionnement de l’analyse de faisabilité à l’intérieur du processus séquentiel de conception de produit.

6.1. Identification des aspects de l’analyse

Le but premier de l’analyse de faisabilité n’est pas de déterminer dans quelle mesure chaque concept permet d’atteindre les objectifs établis antérieurement, mais plutôt de procurer rapidement l’information sur les chances de réussite ou sur les risques de faillite du projet, sans avoir à élaborer les concepts de solution en détails.

L’analyse de faisabilité porte essentiellement sur les quatre aspects suivants :

• Physiques : La viabilité scientifique et technique du produit proposé existe-t-elle ? Le concept respecte-t-il les lois de la physique ? Les restrictions physiques inscrites au cahier des charges sont-elles respectées ? Les technologies envisagées ont-elles atteint un niveau de maturité suffisant ? Il s’agit, dans le cas d’un projet d’ingénierie, de l’aspect de l’étude qui est abordé en premier lieu, dû au fait que plusieurs facteurs relevant de la

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technique et de la physique interviennent en ingénierie. Cependant, il est inexact de penser que les aspects physiques ont une plus grande importance par rapport aux autres aspects de l’analyse de faisabilité. En effet, la pondération doit toujours être répartie uniformément entre les quatre catégories d’aspects considérées, puisque dans la plupart des cas, ces derniers sont directement liés aux restrictions établies en début de projet.

• Économiques : Les contraintes budgétaires allouées au développement du produit sont-elles rencontrées ? Le développement, la fabrication et la mise en service du produit peuvent-ils se faire dans le contexte économique actuel de l’entreprise ? Les préoccupations économiques sont omniprésentes dans le domaine de l’ingénierie puisqu’elles sont très souvent liées à la décision de poursuivre ou d’arrêter un projet. La rentabilité économique d’un projet est presque toujours la priorité des dirigeants d’entreprise et l’équipe de conception doit garder cette priorité à l’esprit.

• Temporels : Les délais temporels nécessaires pour réaliser le projet concordent-ils avec l’échéancier global fixé par l’entreprise ? Les technologies envisagées ont-elles atteint un niveau de maturité suffisant (l’impact de la maturité des technologies a des répercussions sur plus d’un aspect) ? Pour un même projet, les délais de réalisation ne sont pas nécessairement les mêmes d'une solution à l'autre. Ils dépendent de l'expertise requise et du niveau technologique demandé. L'innovation technologique entraîne des incertitudes qui nécessitent de répondre à plus de questions.

• Socio-environnementaux : Les restrictions socio-environnementales associées au projet sont-elles respectées ? La réalisation du projet nécessite-t-elle l’utilisation de main d’œuvre spécialisée non disponible ? Le développement, la production ou l’utilisation du produit ont-ils un impact humain, écologique ou socioculturel indésirable ? Les considérations socio-environnementales sont d’une importance primordiale puisqu’elles affectent directement les utilisateurs du produit en développement ainsi que l’environnement dans lequel ils vivent. Les critères socio-environnementaux englobent des notions aussi variées que la sécurité, le confort, l'ergonomie, la pollution (chimique, visuelle, par le bruit), etc.

En regard de chacun des aspects, une série de question doit être développée. Les réponses à ces questions permettent d’établir avec suffisamment de précision les forces et les faiblesses de chaque concept et orientent l’équipe de conception sur les décisions à prendre pour sélectionner ou redéfinir les concepts retenus au terme de cette étape.

L’évaluation des aspects de l’étude de faisabilité se divise en deux volets. Ainsi, pour vérifier si un concept satisfait aux aspects physiques, économiques, temporels et socio-environnementaux de la faisabilité, la première étape consiste à s’assurer qu’il rencontre toutes les restrictions incluses dans le cahier des charges qui se rapportent à ces aspects. Par la suite, une évaluation grossière des concepts est effectuée afin de s’assurer qu’ils répondent minimalement aux critères inscrits au cahier des charges.

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6.2. Synthèse de l’analyse

Il ne suffit pas de s’interroger sur la faisabilité de chacun des concepts, encore faut-il être en mesure d’utiliser les résultats de ces questionnements à des fins concrètes et pratiques. Pour ce faire, les informations obtenues de l’analyse de faisabilité sont synthétisées et compilées dans un tableau, afin d’en permettre une analyse systématique et rigoureuse. Les informations ainsi recueillies permettent non seulement de faire une première évaluation des concepts, mais aussi de les améliorer en prévoyant certaines modifications potentielles.

Certaines solutions sont rejetées à partir de cette étape du processus de design. Celles qui sont retenues peuvent potentiellement évoluer et devenir le concept de solution unique résultant de la démarche globale. Par conséquent, le rejet ou l’élimination d’une solution à ce stade du processus nécessite une réflexion poussée ainsi qu’une analyse judicieuse et les décisions prises à ce moment doivent nécessairement être justifiées. Les paragraphes qui suivent discutent de la nécessité de procéder à cette analyse avec rigueur et l’exemple présenté à la section 7.3 illustre la démarche à suivre pour compléter avec succès l’analyse de faisabilité.

6.2.1. Présentation

Les décisions partielles relatives à chacun des aspects de l’analyse de faisabilité sont présentées dans un tableau synthèse, tel que celui présenté ci-dessous (Tableau 7.1).

Tableau 7.1 – Exemple d’analyse de faisabilité

Aspects de l’analyse Concepts

Physiques Économiques Temporels Socio-envir. Décision

Concept 1 Oui Oui mais Oui Oui Retenu

Concept 2 Oui mais Oui mais Oui Oui mais Retenu mais

Concept 3 Oui Oui Oui mais Non Rejeté

... ... ... ... ... ...

Chaque ligne du tableau correspond à un concept, alors que les colonnes présentent les différents aspects considérés. Les décisions partielles présentées dans les cases du tableau indiquent le niveau de satisfaction de chaque concept en regard des aspects analysés (oui – remplit les critères ; oui mais – nécessite quelques modifications pour remplir les critères ; non – ne remplit pas les critères relatifs à la faisabilité).

Le tableau indique, pour chaque concept, la décision finale qui est rendue au terme de l’analyse de faisabilité. Cette décision peut être formulée selon l’un des quatre formats suivants :

• RETENU : Après élaboration et évaluation, si toutes les restrictions et seuils des critères sont respectés, le concept est retenu tel quel.

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• RETENU MAIS : Si certaines restrictions et seuils des critères sont respectés et qu’il est possible d’améliorer le concept pour faire en sorte qu’il remplisse la totalité des conditions en le modifiant ou en le combinant à un autre concept, ce dernier est retenu sous conditions.

• REJETÉ : S’il apparaît impossible de modifier le concept de manière à respecter les exigences du problème parce que les améliorations ne peuvent être apportées dans les contextes physiques, économiques, temporels et socio-environnementaux actuels, le concept est rejeté.

6.2.2. Discussion et décision

Le tableau de faisabilité en lui-même ne donne pas suffisamment d’informations pour permettre au lecteur de comprendre l’ensemble des réflexions qui ont mené aux décisions de l’équipe de conception. Par conséquent, il importe de compléter la présentation de ce tableau par une discussion portant sur l’ensemble des aspects analysés, particulièrement en ce qui a trait aux réflexions qui ont mené au rejet des concepts éliminés.

La justification des décisions appuie la rigueur de l’équipe de conception. Elle permet de convaincre les autorités décisionnelles d’une entreprise que le travail a été effectué de façon sérieuse et professionnelle et que les décisions ont été prises dans les meilleurs intérêts de l’organisation.

En résumé, pour effectuer l’analyse de faisabilité de façon systématique, il s’agit de :

• S’assurer que l’information du cahier des charges est mise à jour (critères et barèmes d’évaluation, spécifications acceptables, etc.).

• Classifier les restrictions et les critères en fonction des quatre aspects de l’analyse de faisabilité.

• Analyser chaque concept afin de vérifier successivement les aspects de l’étude et de déterminer si le concept est retenu, combiné à un autre ou rejeté.

• Rassembler l’information à l’intérieur d’un tableau synthèse.

• Justifier les décisions prises au terme de l’analyse de faisabilité.

6.3. Exemple concret

Cet exemple est inséré dans le document de notes de cours à titre indicatif et dans l’unique but de soutenir les équipes de conception dans leurs démarches de rédaction. Il ne prétend ni être complet en soi, ni être autosuffisant. Par conséquent, il est entendu que le contenu des documents techniques qui seront remis à l’équipe d’encadrement devra nécessairement être bonifié de sections présentant des informations supplémentaires (introduction, conclusion, références, etc.).

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L’analyse de faisabilité est effectuée pour les six concepts de solution. Les résultats de l’étude sont présentés au Tableau 7.2 et la faisabilité du concept présenté précédemment (Le Marcheur) est discutée dans les paragraphes qui suivent.

Tableau 7.2 – Synthèse de l’analyse de faisabilité

Aspects de l’analyse Concepts

Physiques Économiques Temporels Socio-envir. Décision

Le Vél’eau Oui mais Oui Oui Oui mais Retenu

Le Cycle-pompe bien Oui Non Oui Oui mais Rejeté

Le Carrousel Oui mais Non Non Oui mais Rejeté

Le Marcheur Oui mais Oui Oui Oui Retenu

La Singer Oui mais Oui Oui Oui Retenu mais

Le Rameur Oui mais Oui Oui Oui Retenu mais

Le Marcheur

Aspects physiques : Le concept obtient la cote « Oui mais ». Quatre travailleurs l’actionnent et assurent un débit continu. Les pattes ajustables permettent l’adaptation à tout terrain. Il est démontable pour le transport et possède un filtre. Cependant, il est fabriqué de 32 pièces à friction. Son poids excède les 90 kg. Des modifications peuvent satisfaire les critères en cause.

Aspects économiques : Le concept respecte l’aspect économique. Il ne demande aucun personnel ni outils spécialisés pour sa construction, son utilisation et son installation. Toutes les pièces sont des coupes de profilés standard et demandent une précision minimale.

Aspects temporels : Le concept respecte l’échéancier pour les calculs, soit la fin avril.

Aspects socio-environnementaux : Le concept est jugé sécuritaire, car il ne possède aucun engrenage ou autre pièces potentiellement dangereuses. De plus, la pompe est stable et possède des surfaces antidérapantes sur ses semelles. Aussi, les pièces d’acier sont peintes ou galvanisées.

L’analyse des quatre aspects de l’étude de faisabilité pour les six concepts conduit à l’élimination des concepts « Cycle-pompe bien » et « Carrousel ». Certains critères, soit respectivement la précision de réalisation et le poids, s’avèrent impossibles à satisfaire malgré la modification des concepts. Le concept « Singer », difficile à modifier pour produire un débit satisfaisant, est combiné au concept « Rameur » afin de permettre l’ajustement des pattes. En résumé, les concepts « Vél’eau », « Marcheur » et « Rameur » sont retenus et légèrement modifiés en vue de l’étape du développement de solutions.

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Références

BOUCHARD, Christian et ROCHELEAU, Michel (2005), COM-21573 – Ingénierie, design et communication, Notes de cours, Vol.2, Université Laval, 113p.

ULRICH, Karl T. et EPPINGER, Steven D. (2000), Product Design and Development, 2ième ed., Irwin McGraw-Hill, USA, 358p.

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7. Développement des solutions

L’analyse de faisabilité a permis d’effectuer une épuration des concepts de solution proposés précédemment. Ainsi, un nombre restreint de concepts (ceux qui démontrent le plus de potentiel à répondre à la problématique initiale), sont développé à cette étape du processus. Le développement des solutions est la première étape qui fait intervenir l’utilisation de calculs d’ingénierie de façon substantielle. Son positionnement dans la démarche de conception, tel qu’illustré à la Figure 8.1, assure que seules les concepts retenus à la suite de l’analyse de faisabilité sont développés ici.

Figure 8.1 – Le développement des concepts. Positionnement de l’étape de développement des concepts à l’intérieur du processus séquentiel de conception de produit.

L’étape de développement se divise en deux grandes opérations. Elle débute par l’élaboration d’un plan de développement détaillé, inspiré du cahier des charges, qui résume les paramètres à évaluer, les stratégies d’évaluation utilisées, les hypothèses à considérer et les références d’où proviennent les informations. Par la suite, le calcul des paramètres et l’analyse complète des concepts retenus est effectué en utilisant rigoureusement le plan de développement.

Le développement des solutions représente le portail d’entrée de l’étape de sélection du concept optimal. Par conséquent, un manque de précision et de rigueur à ce moment peut engendrer des conséquences catastrophiques sur l’ensemble du projet. À l’opposé, le suivi minutieux d’une démarche structurée maximise les chances de compléter le processus en proposant le concept optimal.

7.1. Élaboration du plan de développement

L’élaboration d’un plan de développement représentatif du projet en cours doit refléter le plus fidèlement possible l’analyse fonctionnelle effectuée précédemment. Pour ce faire, les éléments du cahier des charges sont utilisés en tant que base du plan de développement. Par conséquent et afin de s’assurer que l’information contenue dans le cahier des charges est valide et représentative, une mise à jour des critères et barèmes d’évaluation est nécessaire.

Cette mise à jour assure que les critères considérés sont adéquats et suffisants et que les échelles d’évaluation proposées sont réalistes et utilisables. Au terme de cette analyse, les

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éléments de cette version corrigée du cahier des charges sont considérés individuellement pour procéder à l’élaboration du plan de développement. L’utilisation d’un tel outil permet d’orienter et d’uniformiser la démarche empruntée par les membres de l’équipe de travail pour effectuer les calculs approfondis reliés au développement des solutions.

Il est difficile d’établir une procédure unique pour élaborer le plan de développement puisque les concepts proposés et les critères de performances diffèrent d’un projet à un autre. Peu importe la procédure, la démarche utilisée doit permettre de déterminer :

• La nature du critère de performance recherché;

• La procédure à suivre et les calculs à effectuer pour évaluer le critère;

• Les hypothèses requises;

• Les références utilisées.

Le plan, qui prend la forme d’un tableau synthèse, permet d’aborder l’analyse et la comparaison des concepts de solutions sur une base objective et prévient les déséquilibres entre le niveau d’approfondissement des concepts les uns par rapport aux autres. L’exemple présenté à la section 8.3 illustre la représentation que doit prendre le plan de développement et facilite la compréhension de la démarche à suivre pour son élaboration.

7.2. Développement des concepts

Une fois le plan de développement bien établi, le développement des concepts proprement dit s’effectue en deux étapes. Dans un premier temps, chaque concept retenu au terme de l’analyse de faisabilité est approfondi en se basant rigoureusement sur les éléments contenus dans le plan, afin d’assurer le respect d’une démarche des plus objective. L’équipe de travail doit toujours garder à l’esprit qu’une des motivations principales d’utiliser une démarche structurée de conception de produit est d’assurer, autant que faire se peut, l’objectivité des décisions prises en court de route. Par la suite, les résultats obtenus pour chacun des concepts, en regard des éléments du plan de développement, sont synthétisés sous forme de tableau, de façon à faciliter leur analyse comparative.

7.2.1. Élaboration détaillée des solutions

Dans la grande majorité des cas, l’analyse de faisabilité ne suffit pas à amener chacun des concepts à un niveau de détail suffisant pour permettre une évaluation satisfaisante en fonction du plan de développement. Par conséquent, l’évaluation des performances des solutions retenues à la suite de l’étude de faisabilité doit nécessairement être précédée d’une élaboration minimale mais suffisante de ces solutions. Ainsi, chacune des solutions est prise individuellement et détaillée de façon à rendre possible cette évaluation.

Souvent, l’élaboration de chaque solution est effectuée simultanément par différentes équipes de travail. La nécessité d’avoir une stratégie de travail commune, claire, objective et alignée sur

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les objectifs du projet prend ici toute son importance. Par conséquent, cette stratégie doit, le plus clairement possible, identifier la direction dans laquelle le travail doit être entrepris et le niveau d’élaboration suffisant.

En ce qui concerne la direction à utiliser, la réponse se situe clairement au niveau du plan de développement. Par exemple, si le principal critère pour le projet consiste à minimiser le coût de fabrication, les concepts sont d’abord élaborés de manière à pouvoir estimer ce critère et ainsi de suite pour les critères suivants en procédant par ordre décroissant d’importance (l’importance étant directement reliée à la pondération des critères).

En ce qui a trait au niveau d’élaboration, la réponse est cependant beaucoup moins précise, en ce sens qu’il incombe à l’individu ou au groupe d’individu en charge du développement de décider du moment où il a suffisamment d’information pour évaluer sa performance en fonction du barème inclut dans le cahier des charges. La règle à observer se résume souvent à arrêter l’élaboration du concept au moment ou tous les paramètres du cahier des charges peuvent être évalués de façon réaliste à l’aide du barème d’évaluation. Toutefois, le jugement de l’individu est ici sollicité de façon importante.

L’élaboration des solutions doit inclure, mais ne se limite pas, à une représentation graphique détaillée du concept. Elle doit nécessairement comprendre l’ensemble des calculs utilisés pour évaluer les performances du concept et elle doit être supportée par une analyse justifiant les résultats obtenus. Les croquis et esquisses sont réalisés en respectant une échelle et en spécifiant les dimensions des pièces. Ces croquis peuvent être réalisés à la main, mais il est souvent souhaitable d’utiliser des outils de conception assistée par ordinateur pour des raisons d’économie de temps. Les composantes et mécanismes spécifiques à chaque concept sont détaillés, en spécifiant les matériaux utilisés si nécessaire, et les composantes disponibles commercialement sont identifiées. Les calculs présentés à ce stade du projet doit toujours être supportés par des références pertinentes et les résultats obtenus doivent nécessairement être en lien avec les critères d’évaluation du cahier des charges.

Même s’il n’appartient pas à cet ouvrage de présenter de façon exhaustive l’analyse des coûts d’un projet d’ingénierie, il est souhaitable de présenter ici quelques indications qui peuvent faciliter cette tâche parfois très complexe et souvent critique à la décision de poursuivre ou d’arrêter un projet.

L'analyse de l'aspect coût doit déboucher sur une évaluation du coût de réalisation de chacune des solutions à l'étude et cette évaluation doit inclure les coûts de production et les coûts associés aux ressources humaines.

Pour simplifier cette analyse, il est souvent plus simple de produire une liste détaillée de chacune des composantes, communément appelé un devis de fabrication. Si le coût des composantes n’est pas directement accessible chez un fournisseur, il est estimé en le comparant avec des composantes similaires remplissant les mêmes fonctions. Pour des pièces non disponibles commercialement, il s’agit d’évaluer le matériel brut et le nombre d’heures de travail nécessaires à leur réalisation. Il est important de noter que, dans la plupart des cas, le coût du matériel brut représente une partie infime, sinon négligeable, du coût de fabrication (à moins d’utiliser des matériaux demandant une préparation non usuelle comme les alliages à mémoire de forme par exemple). Ainsi, le coût de fabrication est plutôt associé aux ressources humaines.

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Pour effectuer une estimation du coût des ressources humaines, il s’agit d’évaluer le nombre d’heures de fabrication et d’assemblage que requiert un produit. Pour ce faire, une expérience de travail en atelier d’ingénierie minimale est requise. Ensuite, un taux horaire marginal comprenant salaire, avantages sociaux et frais indirects est employé pour convertir le nombre d’heures en coût global des ressources humaines.

Il faut enfin considérer que le prix de vente ne dépend pas uniquement du coût des matériaux et des ressources humaines. Il faut aussi considérer la marge de profit désirée et les politiques de l'entreprise.

7.2.2. Synthèse des résultats

Pour faciliter l’analyse comparative des résultats obtenus, ceux-ci sont compilés à l’intérieur d’un tableau synthèse. Pour chaque critère et chaque concept, le résultat des calculs avec les unités appropriées est indiqué. Cette représentation facilite grandement la préparation d’une discussion des ordres de grandeur des quantités impliquées. De plus, elle permet de juger de l’utilité du barème d’évaluation pour évaluer la performance des concepts de solution.

En résumé, pour effectuer le développement des solutions de façon systématique et structurée, les étapes suivantes sont suggérées.

• S’assurer que l’information du cahier des charges est mise à jour (critères et barèmes d’évaluation, spécifications acceptables, etc.) ;

• Préparer un plan de l’étude qui permet de spécifier la manière dont il faut procéder pour élaborer puis évaluer chaque concept de solution ;

• Élaborer chaque concept en fonction des critères à évaluer. Fournir le maximum de détails possible afin de permettre l’évaluation de la performance de la manière la plus exacte ;

• Justifier chacune des informations amenées à l’étape précédente ;

• Rassembler l’information à l’intérieur d’un tableau synthèse et discuter des résultats obtenus par rapport aux ordres de grandeur des quantités calculées.

7.3. Exemple concret

Cet exemple est inséré dans le document de notes de cours à titre indicatif et dans l’unique but de soutenir les équipes de conception dans leurs démarches de rédaction. Il ne prétend ni être complet en soi, ni être autosuffisant. Par conséquent, il est entendu que le contenu des documents techniques qui seront remis à l’équipe d’encadrement devra nécessairement être bonifié de sections présentant des informations supplémentaires (introduction, conclusion, références, etc.).

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Le plan de développement du projet fait l’objet de la section suivante. Par la suite, le développement du concept du « Marcheur » est présenté en détails, à titre d’exemple. Finalement, les résultats obtenus au terme de l’élaboration de chacune des solutions sont synthétisés et compilés dans un tableau qui facilite leur interprétation.

7.3.1. Plan de développement

Le plan de développement des concepts de solutions est présenté au Tableau 8.1. Ce plan permet d’uniformiser la démarche empruntée par les membres de l’équipe lors de l’élaboration des concepts et assure que leur analyse s’effectue de façon objective.

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Tableau 8.1 – Plan de développement des concepts de solution

CRITÈRES PROCÉDURE HYPOTHÈSE RÉFÉRENCES

Débit fourni par la pompe

Calculer:

1) Volume utilisable de chaque cylindre;

2) Période d’un mouvement.

• Solution détaillée

Temps d’irrigation pour 1 hectare

Évaluer le volume d’eau nécessaire en fonction du type de culture et diviser par le débit.

• Solution détaillée

• Ingénieurs sans frontières

Nombre de travailleurs

Évaluer le nombre de travailleurs requis pour le fonctionnement et le transport du système.

• Solution détaillée

Transportabilité Évaluer le nombre de modules séparables.

• Solution détaillée

Inclinaison du sol

Évaluer la différence entre les longueurs maximale et minimale d’une patte ajustable et déduire l’inclinaison maximale.

Déduire l’inclinaison du sol à partir de relations trigonométriques simples.

• Solution détaillée

Résistance à l’environnement

Évaluer la durée efficace des vernis, peintures et matériaux utilisés.

La corrosion et la pourriture sont évitées par la protection utilisée.

• Produits existants

• Fournisseurs

Poids maximal d’un module

Calculer:

1) Volume de chaque module ;

2) Densité des matériaux utilisés.

Le poids des goupilles et attaches est ignoré.

• Fournisseurs

Sécurité Évaluer le nombre d’endroits considérés dangereux.

Vis, engrenages, coins coupants et mécanismes ouverts sont potentiellement dangereux.

• Solution détaillée

Confort Évaluer la position des travailleurs. Une position assise est plus confortable.

• Solution détaillée

Pièces standards

Déterminer la quantité de pièces disponibles commercialement

• Fournisseurs

• Recherche téléphonique

Disponibilité des pièces

Déterminer la quantité de matériaux disponibles en Zambie.

• Recherche téléphonique

Coût Évaluer le coût en fonction de :

1) Matériaux ;

2) Quantité ;

3) Difficulté de fabrication ;

4) Finition.

• Fournisseurs et ateliers d’usinage

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7.3.2. Développement de solution

La figure 8.2 illustre une vue d’ensemble du concept proposé en insistant sur ses principales composantes. Quatre travailleurs debout actionnent cette pompe en transférant leurs poids d’une jambe à l’autre sur les semelles. Une poignée à l’extrémité du cadre principale augmente le confort.

Figure 8.2 – Vue générale du Marcheur

Le concept possède quatre cylindres d’un volume de trois litres chacun. Douze litres d’eau sont donc déplacés lors d’une période de 6 secondes pour fournir un débit de 7200 l/h. Cependant, un prototype peut démontrer que la pompe peut fournir un débit supérieur à celui prévu en diminuant la durée des périodes. Le logiciel Mecaflux calcule précisément le travail nécessaire pour fournir un débit de 7200 l/h. Le fonctionnement nécessite une puissance de 330 Watts, environ 82,5 Watts par humain. Un adulte peut fournir environ 400 Watts à l’aide de son poids, un débit supérieur à 7200 l/h est donc envisageable. À partir des informations fournies par l’organisme Ingénieurs sans frontières, il est évalué que le temps nécessaire pour irriguer une superficie de 1 hectare est de 2h15min.

Tel qu’il est illustré à la Figure 8.3, le Marcheur est démontable pour faciliter son transport. Les leviers, en rouge, se détachent du cadre central, en bleu. Ces pièces sont retenues par un système de tiges et de goupilles qui forment une charnière. Les nombreuses pièces à friction (28 charnières, 4 poulies et 4 cylindres pour un total de 36 pièces avec friction) peuvent être une source de défaillance à long terme.

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Figure 8.3 – Aspect modulaire du concept

La masse de chaque module est déterminée à l’aide du logiciel Presto! Les modules sont facilement déplaçables par deux êtres humains et un chariot. Par contre, la masse maximale ne respecte pas la limite de 75kg fixée dans le cahier des charges, mais peut être diminuée suite à une optimisation du concept. Le tableau 8.2 présente les masses des principaux modules du système.

Tableau 8.2 – Masse des principaux modules

MODULE POIDS

Filtre 20,61kg

Cadre principale 164,55kg

Levier (4X) 38,41kg

TOTAL 338,79kg

L’adaptabilité du concept au relief du terrain est son principal atout. Théoriquement, ce concept peut être actionné dans des pentes d’inclinaison de 30o. Cependant, son rendement étant ainsi diminué, l’équipe de conception suggère son utilisation sur une pente maximale de 20o. La différence de hauteur des extrémités de deux pattes est donc de 684 mm.

Il n’y a aucun endroit potentiellement dangereux sur ce concept : aucun engrenage ni pièces pointues ou affilées ne sont exposés. De plus, des zones antidérapantes, mélange de sable et de peinture, recouvrent les semelles des leviers.

La durée de vie de la pompe, difficile à évaluer, dépend de la qualité de l’acier galvanisé et de la peinture disponible en Zambie. Il est estimé que ce concept peut résister 5 ans au Québec avant de devoir changer les pièces immergées. L’entretien des cylindres est facilité par des couvercles fixés avec des vis. La tolérance générale pour la réalisation de cette pompe est de ½ IT 16 2 et représente une tolérance grossière en mécanique : elle ne demande pas l’utilisation

2 Valeurs numériques des tolérances fondamentales ISO/R286-1963 (F).

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d’outils de haute précision. De plus, toutes les pièces sont faites à partir de coupe de profilé d’aciers standard.

En réalisant des recherches auprès de fournisseurs locaux et en faisant appel au logiciel de calculs d’estimation Presto! de Mobilis Systems, fourni par Quirion Métal Inc., les prix des différentes composantes sont déterminés avec une grande précision. Tous les prix donnés ont été convertis en dollars américains au taux de change de 0,822026. Pour ce concept, toutes les pièces d’aciers sont peintes en gris avec de la peinture pour acier extérieur. Les composantes initialement prévues en cuivre sont remplacées par des composantes en acier galvanisé puisque le cuivre s’avère trop onéreux et des recherches démontent que l’acier galvanisé est disponible en Zambie. Le prix total pour le concept est estimé à 414,38$ dont 20,52$ pour le filtre. Ce prix, beaucoup trop élevé, peut être diminué en optimisant la conception.

7.3.3. Synthèse des résultats

Tableau 8.3 – Synthèse du développement des concepts

Critères Le Vél’eau Le Marcheur Le Rameur

Débit fourni

- volume d’un cylindre,

- nombre de cylindres,

- période activation.

6961 L/h

12.57 L

2

13s

7200 L/h

3 L

4

6s

3528 L/h

19.6L

2

40s

Temps d’irrigation 2h07min 2h15min 2h58min

Nombre de travailleurs 4 4 4

Transportabilité 10 modules 6 modules 17 modules

Adaptabilité au sol

- � longueur pattes,

- pente maximale.

500 mm

11°

684 mm

20°

500 mm

5°

Résistance à l’environ.

- durée de vie des vernis, peinture et acier.

5 ans

5 ans

5 ans

Poids maximal d’un module.

39.5 kg 164.55 kg 70,27 kg

Sécurité

- endroit dangereux.

1 (roues)

Aucun

Aucun

Confort

- position du travailleur.

Assise

Debout

Assise

Réparation

- pièces standards.

100%

100%

100%

Matériaux zambiens 100% 100% 100%

Coût :

- Matériaux en bois,

- Matériaux en acier,

- Finition et autres.

38.32$

136.16$

69.04$

----

356.64$

57.74$

145,61 $

215,44 $

35,06 $

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Références

BOUCHARD, Christian et ROCHELEAU, Michel (2005), COM-21573 – Ingénierie, design et communication, Notes de cours, Vol.2, Université Laval, 113p.

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8. Sélection du concept optimal

La Figure 9.1 illustre le positionnement de l’étape de sélection du concept en fonction de la séquence chronologique proposée dans le cadre de ce cours. Il est cependant essentiel de considérer que le processus illustré ne représente pas une démarche complète de conception de produit et que ce qui est présenté comme étant la dernière étape dans le cadre du cours, est, dans un contexte complet de développement de produit, une étape intermédiaire qui mène à l’optimisation de la solution, à la fabrication et validation d’un prototype et à la mise en service du produit.

Figure 9.1 – La sélection du concept. Positionnement de l’étape de sélection du concept à l’intérieur du processus séquentiel de conception de produit.

À cette étape, l’information provenant du rapport de développement est regroupée à l’intérieur d’une matrice de décision, mettant en évidence le degré d’atteinte de chaque concept face aux objectifs initiaux du projet. Cette stratégie, qui facilite une prise de décision rationnelle et objective par rapport à la sélection d’un concept unique, comprend deux volets.

Un premier volet purement mathématique permet d’obtenir une information quantitative sur le niveau d’atteinte des besoins initiaux en combinant la pondération des critères d’évaluation et le pourcentage de satisfaction des solutions face au barème du cahier des charges. Cette procédure est détaillée dans les sections suivantes. Le second volet, dont l’élément principal consiste en une analyse rigoureuse des résultats obtenus, permet à l’équipe de conception de justifier ou de modifier son choix de solution.

À la suite de cette étape, un plan d’optimisation est développé. Ce plan présente la stratégie de raffinement proposée pour combler certaines lacunes qui pourraient subsister dans le design du produit obtenu au terme des cinq premières étapes du processus de conception.

8.1. Matrice de décision

La matrice décisionnelle est l’outil principal permettant une prise de décision la plus objective possible. Sa configuration s’inspire fortement du tableau de synthèse de développement présenté au chapitre précédent. La matrice de décision regroupe l’ensemble des critères d’évaluation, la pondération associée à chaque critère et le pourcentage de satisfaction de

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chaque concept en fonction du barème d’évaluation du cahier des charges. Le Tableau 9.1 illustre un gabarit typique de matrice décisionnelle, alors que l’Équation 9.1 présente le calcul permettant d’établir le niveau de satisfaction global de chaque concept en fonction des paramètres de la matrice.

Tableau 9.1 – Matrice de décision

CRITÈRES POND. Concept 1 … Concept j

Critère 1 p1 s11 … s1j

Critère 2 p2 s21 … s2j

Critère 3 p3 s31 … s3j

… … … … …

Critère N pN sN1 … sNj

SATISFACTION GLOBALE 100% S1 … Sj

∑=

=

N

i

ijij psS1

(9.1)

Où

sij = niveau de satisfaction partiel du concept j face au critère i pi = pondération du critère i N = nombre de critères d’évaluation Sj = niveau de satisfaction global du concept j

La méthodologie proposée suggère de diviser la décision principale en une série de décisions partielles directement liées aux critères et sous-critères d’évaluation du cahier des charges. La matrice de décision est un outil simple et adéquat pour prendre des décisions technique. Elle permet de quantifier la performance de chacun des concepts en fonction de chaque critère.

La matrice décisionnelle n’est que le reflet des différentes étapes et décisions prises en cours de projet. Par conséquent, la performance obtenue au terme du processus doit être analysée pour s’assurer que la solution retenue à la suite de cette étape soit celle qui satisfait le mieux les besoins de l’initiateur du projet.

8.2. Analyse

L’analyse de la matrice de décision doit toujours être effectuée avant d’arrêter son choix sur une solution précise. L’équipe de conception doit garder à l’esprit que le pourcentage de satisfaction peut être fortement influencé par la pondération accordé à chacun des critères et la sensibilité des résultats doit toujours être vérifiée avant d’annoncer une décision. Ainsi, si une solution obtient un niveau de satisfaction nettement supérieur aux autres concepts, il est fort probable

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que cette solution soit retenue à la suite de l’analyse de la matrice décisionnelle. Cependant, si des solutions obtiennent des niveaux de satisfaction similaires à quelques pourcentages près, l’analyse des résultats prendra toute son importance.

La section suivante présente un exemple concret d’élaboration et d’analyse d’une matrice décisionnelle.

En résumé, pour effectuer le choix d’un concept de solution, les étapes suivantes sont suggérées.

• Élaborer une matrice décisionnelle qui illustre le pourcentage de satisfaction partielle de chaque concept en fonction de chacun des critères d’évaluation;

• Analyser les résultats de cette matrice de façon à justifier les résultats obtenus ;

• Choisir le concept de solution qui satisfait le mieux les besoins de l’initiateur du projet (ce concept n’est pas nécessairement celui qui a obtenu originalement la note la plus élevée dans la matrice).

8.3. Exemple concret

Cet exemple est inséré dans le document de notes de cours à titre indicatif et dans l’unique but de soutenir les équipes de conception dans leurs démarches de rédaction. Il ne prétend ni être complet en soi, ni être autosuffisant. Par conséquent, il est entendu que le contenu des documents techniques qui seront remis à l’équipe d’encadrement devra nécessairement être bonifié de sections présentant des informations supplémentaires (introduction, conclusion, références, etc.).

En fonction des résultats obtenus à l’étape de développement des concepts de solution, la matrice de décision suivante est élaborée. La matrice de décision regroupe l’ensemble des critères d’évaluation, la pondération associée à chaque critère et le pourcentage de satisfaction de chaque concept en fonction du barème d’évaluation du cahier des charges.

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Tableau 6 : Matrice de décision de la pompe à motricité humaine

Suite au développement des solutions, l’équipe peut évaluer les concepts retenus à l’aide des critères et barèmes d’évaluation du cahier des charges. Premièrement, tous les concepts obtiennent une valeur nulle pour le critère relié au prix car le coût des pompes excède largement 200 $ américains.

Le Rameur obtient une satisfaction globale de 59,7%, principalement due à sa mobilité et à son adaptabilité inférieure à celles des autres concepts. Le Marcheur mérite une satisfaction globale de 74,7%, car son confort est moindre que celui des autres concepts et que le poids maximal d’un module excède les normes. Enfin, le Vél’eau occupe la première place de la matrice de décision avec 77,0%, même si sa mobilité et son adaptabilité au sol ne sont pas parfaites.

Finalement, l’équipe de conception complète sa décision avec la logique. Comme le Marcheur et le Vél’eau obtiennent des satisfactions semblables, il faut donc revenir au prix de la pompe qui doit être respecté pour répondre aux besoins du client. Puisque le Marcheur, même s’il satisfait un peu moins les critères que le Vél’eau, s’avère le seul concept modifiable (en remplaçant les matériaux) pour satisfaire ce critère, l’équipe choisit de conserver ce concept en vue du raffinement final.

Références

BOUCHARD, Christian et ROCHELEAU, Michel (2005), COM-21573 – Ingénierie, design et communication, Notes de cours, Vol.2, Université Laval, 113p.

ULRICH, Karl T. et EPPINGER, Steven D. (2000), Product Design and Development, 2ième ed., Irwin McGraw-Hill, USA, 358p.

CRITÈRES POND. LE VÉL’EAU LE MARCHEUR LE RAMEUR

Débit 0,14 75% 75% 0%

Temps d’irrigation 0,14 80% 80% 80%

Nombre de travailleurs 0,12 100% 100% 100%

Mobilité 0,10 75% 75% 50%

Adaptabilité au sol 0,08 75% 100% 25%

Résistance à l’environnement 0,06 50% 50% 50%

Poids maximal d’un module 0,06 50% 0% 25%

Éléments dangereux 0,05 50% 100% 100%

Confort 0,05 100% 50% 100%

Pièces standard 0,10 100% 100% 100%

Matériaux de la Zambie 0,05 100% 100% 100%

Prix total 0,05 0% 0% 0%

Satisfaction globale % 77,0% 74,7% 59,7%