Opel GTC

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vendredi 28 décembre 2012

De la congruence des produits industriels

Pour la conception simultanée de couples produit / process éco-performants et robustes dans un contexte de globalisation

L'ingénierie simultanée au sein des bureaux d'études et des bureaux d'industrialisation des entreprises industrielles est une (r)évolution organisationnelle et culturelle en marche. Le décloisonnement des équipes techniques, l'interpénétration des cultures technologiques et l'intégration poussée des fonctions conception/fabrication sont à l'ordre du jour. Malheureusement, les concepts méthodologiques et les modèles de fonctionnement des acteurs de l'ingénierie simultanée suivent difficilement. Une vision commune des nouveaux modes d'organisation, des enjeux industriels et des objets à concevoir reste à définir. De nouveaux concepts et une terminologie adaptée sont à inventer. Cet article présente une vision centrée sur la "Conception simultanée de couples Produit/Procédé congruents". La "congruence" des produits industriels est définie ici comme la "super-compétitivité" des produits du 21ème siècle, à savoir "éco-performance et robustesse". Huit ressources capitales des entreprises, pour certaines supports incontournables à l'ingénierie simultanée, sont identifiées.

 

Introduction

L'Institut RENAULT de la Qualité, devenu
RENAULT Consulting en 2008.
Dans un mailing de l'Institut RENAULT de la Qualité - devenu depuis RENAULT Consulting - pour son 5ème Symposium, Alain de Dommartin, son Directeur Général, au début des années 1990 [DOM1], écrit :
"Le monde s'ouvre sur une ère de changement sans précédent.  Une révolution est en marche dans les entreprises les plus performantes.  Elle modifie en profondeur les habitudes de travail et toutes les activités de l'entreprise :
  • de nouvelles formes d'organisation caractérisées par la délégation de pouvoirs de proximité donnent un nouveau visage à l'entreprise (Business Unit, Centre de Résultats, Unité de Travail, ...),
  • une nouvelle façon de concevoir et de développer des produits aboutit à des réductions spectaculaires des temps de conception et d'industrialisation et à une irrésistible ascension des équipes projet,
  • de nouvelles méthodes d'organisation de la production changent la physionomie de l'univers industriel (organisation en mini-usines, en îlots autonomes de production, ...),
  • la chaîne complète de valeur ajoutée en l'entreprise est remodelée (re-engineering),
  • les fonctions tertiaires se mettent, dans leur nouveau rôle de soutien, au service des unités opérationnelles,
  • la redéfinition des métiers, le développement d'une gestion des compétences, l'intégration de la formation au travail contribuent à une responsabilisation et à une participation du personnel sans cesse accrues,
  • l'entreprise réseau réorganise ses relations avec ses fournisseurs et ses sous-traitants en amont et avec ses partenaires de distribution en aval.
Tous ces mouvements s'accélèrent, se mondialisent et convergent vers des lois communes qui constituent la clé de voûte de ces nouveaux systèmes de management."

Ligne de production manufacturière RENAULT
à l'Usine de Douai.
En fait, les années 1995-2000, portées par une vague de reprise économique globale et mondiale, ont été consacrées à la préparation des industries manufacturières de tous pays à la compétition industrielle mondiale du 21ème siècle.

La mutation des organisations manufacturières de la fin du siècle précédent a dont reposé sur la définition de stratégies industrielles modernes, basées sur une coordination optimale de toutes les ressources et les capitaux de l'Entreprise et motivées par une finalité espace-temps de compétitivité globale (ie: compétitivité des produits et services de l'entreprise en tous les points du globe - l'espace) et de pérennité globale (ie: pérennité de l'entreprise à court terme, moyen terme et long terme - le temps).


Éléments de contexte industriel

Saut à la perche :
métaphore de l'épreuve
de compétivité globale.
De la compétitivité globale et de la pérennité globale

La compétitivité globale (ie: compétitivité des produits et services de l'entreprise en tous les points du globe) d'une industrie manufacturière est directement dépendante :
  • de la compétitivité des produits de son catalogue (ie: trilogie qualité/coût/délai),
  • de la logistique marketing associée aux produits (ie: publicité, distribution, service après-vente, ...) appelée aussi "marketing mix",
  • de l'accroissement annuel de productivité sur chaque ligne de produit et
  • de l'accroissement annuel de ses parts de marché sur chaque ligne de produit.
La pérennité globale (ie: pérennité de l'entreprise à court terme, à moyen terme, à long terme) d'une industrie manufacturière est directement dépendante de sa capacité à intégrer, dans son management et sa planification :
  • la gestion de la rentabilité financière, pour arbitrer entre les décisions de profitabilité immédiate et celles d'investissement préparant le futur,
  • la gestion du cycle de vie des produits, afin de prévoir le tarissement des revenus financiers sur une ligne de produit et l'ajustement des amortissements,
  • la maîtrise de l'innovation, afin d'assurer la revitalisation du catalogue de produits et
  • la maîtrise de la diversification, afin d'attaquer et/ou d'ouvrir de nouveaux marchés.

Marathon :
métaphore de l'épreuve
de pérennité globale.
De la nécessaire revitalisation du catalogue produits

Les délais de conception et de mise sur le marché des produits diminuent.  Sous la pression de la concurrence, de la libre circulation à l'échelle mondiale des marchandises (qui deviennent alors instantanément copiables et clonables), de la réduction des délais d'industrialisation des concurrents, des effets de mode et de l'obsolescence des goûts, la durée de vie des produits se réduit.

Dans le cadre de sa finalité de pérennité globale et pour conserver son avance compétitive en répondant aux opportunités du marché, la revitalisation du catalogue produits par des références nouvelles est une nécessité vitale de l'Entreprise.

La maîtrise des processus de conception et d'industrialisation des produits/process industriels s'impose alors, dans un contexte:
  • d'optimisation des produits existants (re-conception),
  • de pratique de l'innovation (conception créative) et
  • de gestion de l'accroissement en complexité des produits nouveaux.


Éléments conceptuels

La nécessaire congruence des produits nouveaux
Les exigences des clients augmentent.  La trilogie de la compétitivité des produits est en train de muter profondément par l'ajout de 2 composantes supplémentaires au triptyque qualité/coût/délai:
  • la compatibilité écologique : "le coût en kJ, à coté du coût en kF, influencera la décision d'achat du produit" (cf: les éco-bilans en Suisse, le label "Chouchoutons notre Terre" des 3 Suisses [SUI1], les emballages recyclables, ...),
  • le service d'accompagnement : "on ne vend plus seulement une voiture mais aussi "l'ange gardien" qui est dedans et que l'on peut appeler si on tombe en panne en pleine campagne, à la tombée de la nuit un Dimanche soir" (cf: la hot-line à vie sur les PC ELONEX [ELO1], la vente 1993 du TGV coréen avec transfert technologique, la vente 1994 des sous-marins pakistanais, des centrales nucléaires chinoises).
Ainsi donc, il est à prévoir que la compétitivité des produits de demain sera jugée par les clients selon le composite "qualité/coût/délai/écologie/accompagnement".  Un produit équilibré sur les 5 critères de cette compétitivité du siècle prochain est dénommé "produit congruent" ou "produit super-compétitif".
Afin de pouvoir disposer d'au moins 2 avantages majeurs sur la concurrence (écologie et accompagnement), la congruence des produits nouveaux est une nécessité vitale de l'Entreprise, motivée par la finalité de compétitivité globale.

Ingénierie simultanée et "Ductcess Design"
Ainsi donc, "mettre le premier, juste du premier coup et au moindre coût, à son catalogue et sur le marché, un produit congruent" est l'enjeu industriel majeur de demain.
Le défi est alors la mise sur le marché rapide de produits congruents, qui gouverne alors toute la politique industrielle de l'entreprise manufacturière.
De nouvelles approches organisationnelles et culturelles, au niveau stratégique, deviennent nécessaires.  Leur fondement est l'ingénierie simultanée, l'objet d'étude le couple produit/procédé.
A ce stade, il est proposé le concept organisationnel et culturel de "ductcess design" ou conception simultanée de couples produit/procédé congruents (de la fusion des mots anglais "product" et "process") [OTA1].  La mise en oeuvre réussie du "ductcess design" suppose :
  • le décloisonnement et l'intégration des cultures des hommes des bureaux d'études et d'industrialisation,
  • la conception optimale du couple produit/process,
  • la coordination matricielle entre "équipes métiers", "équipes produits" et "équipes projets",
  • le partage organisé et contrôlé des informations de définition du couple produit/procédé,
  • la réutilisation et la rentabilisation des expériences acquises.
D. BRISSAUD et J.F. BOUJUT, dans un article récent intitulé ""Fabception" ou intégration des techniques de fabrication lors de la conception", ont intuitivement compris cette nécessité [BRI1].


Éléments d'organisation

La coordination des ressources capitales de l'entreprise
Le succès des organisations industrielles dépend de la capacité de leurs décideurs et de leurs managers à développer des stratégies industrielles optimales, mobilisant, pour chaque projet, l'intégralité des ressources de l'Entreprise.
Huit "ressources capitales", véritables patrimoines stratégiques de l'entreprise, sont identifiables :
  • le capital financier (ie: l'ensemble des capitaux et actionnaires fidèles),
  • le capital information (ie: l'ensemble du renseignement et de l'écoute du marché),
  • le capital matière (ie: l'ensemble des matières premières),
  • le capital humain (ie: l'ensemble du personnel),
  • le capital mécanisé (ie: l'ensemble des machines de production),
  • le capital image (ie: l'ensemble des éléments de notoriété),
  • le capital métier (ie: l'ensemble des savoir faire industriels),
  • le capital réseau (ie: l'ensemble des fournisseurs, sous-traitants, co-traitants, partenaires, distributeurs, clients fidèles, composants de "l'entreprise étendue").
Certaines de ces ressources font l'objet de gestion toujours de plus en plus sophistiquées et optimisées: finance, veille technologique et études de marchés, approvisionnement et stocks des matières premières, ressources humaines, maintenance des machines, image et communication.  En revanche, la gestion optimale des 2 derniers capitaux: métier et réseau, jusqu'alors oubliée ou sous-estimée, doit devenir une priorité stratégique face au défi de mise sur le marché rapide de produits congruents.
Il est à remarquer que le capital métier est un moyen fédérateur au service des 2 moyens majeurs permettant la mise en place avec succès du ductcess design, à savoir:
  • la collaboration accrue des équipes techniques (sur la base de la construction et du partage d'une culture technique commune garantissant la simultanéité des activités et les réflexes communs),
  • la réutilisation de l'expérience acquise (sur la base de la vision commune et formalisée du métier).

L'organisation "Équipes métier / Équipes produit / Équipes projet"
L'organisation industrielle des industries manufacturières comprend 3 types de structures génératrices de savoir faire :
  • les "équipes métier": chargées de cristalliser des savoir-faire spécifiques sur des technologies et métiers de base (ex: emboutissage, carrosserie, fonderie, injection plastique, ...).  On parlera alors du thesaurus de l'entreprise: ensemble des compétences métier de base,
  • les "équipes produit": capitalisant les savoir-faire d'architecture, de structuration et de configuration de chaque gamme établie de produit de l'entreprise (ex: voiture, rouge à lèvres, optique de véhicule, usine automatisée, machine thermique, ...).  Le thesaurus de l'entreprise est alors au service de ces équipes produit.  La mission de ces équipes est la conception de produits nouveaux (au sens de [HER1]) et la re-conception de produits existants.
  • les "équipes projet": générant des savoir-faire spécifiques lors du développement de produits industriels innovants et les tests en laboratoire (CONCORDE, APOLLO XII, nouvelle machine KIS, nouveau moteur cryotechnique VULCAIN d'ARIANE V, nouveau TGV Duplex, ...).  Ces expériences uniques peuvent amener un enrichissement du thesaurus de l'entreprise.
Les motivations et la rentabilité industrielles pour une valorisation du capital métier et des savoir-faire de ces différentes structures sont:
  • la réutilisation du capital métier, pour les "équipes métier" (motivation = réutilisabilité dans le futur),
  • la traçabilité du capital métier, pour les "équipes projet" (motivation = normes qualité ISO 9000, explication des décisions passées),
  • la réutilisation et la traçabilité du capital métier, pour les "équipes produit" (motivation = réutilisabilité dans le futur et explication du passé).

"La conception des 5P"
Les équipes techniques (équipes métier / équipes produit / équipes projet) et le bureau intégré études/méthodes, baptisé "ductcess engineering department" (variablement appelé dans l'industrie: "plateau", "groupe opérationnel", "fonction technique", ...) sont le terrain d'activités de conception appartenant à 5 groupes principaux:
  • le "plant design" (conception d'usine), une usine étant multi-produits,
  • le "product design" (conception de produit), un produit étant multi-pièces et multi-procédés d'assem-blage,
  • le "part design" (conception de pièce), une pièce étant multi-procédés de fabrication,
  • le "process design" (conception de procédé), un procédé étant multi-opérations,
  • le "price design" (conception et estimation de prix, devis et chiffrages), l'avant-projet de ductcess étant l'objet industriel ultime à chiffrer avant toute décision de lancement d'un projet.

"Ductcess Design" : un exemple industriel

La société KADE-TECH - aujourd'hui devenue IKNOVA - a conduit, en liaison avec les sociétés ROLLS ROYCE (Royaume Uni) et DANFOSS (Danemark), la réalisation du logiciel NETTFORM défini comme "Advanced Knowledge-based System for Forge Ductcess Design" ou "Système logiciel avancé, à base de connaissances, pour la conception simultanée de couples pièce-forgée/processus-de-forgeage".
Il s'agit de développer un environnement logiciel pour la conception simultanée de pièces forgées et des procédés de forgeage associés, conformément aux règles métier des forgerons.
NETTFORM est défini comme "l'A.M.I. forgeron" ou Application Métier de l'Ingénieur forgeron.

Fig. 1 : l’application NETTFORM est un exemple logiciel illustrant la mise en oeuvre du "ductcess design".  Une modification géométrique de la pièce forgée impacte instantanément le processus de fabrication et les conséquences éventuelles d'une modification géométrique d'une des formes intermédiaires du processus de forgeage sont propagées immédiatement sur la forme finale de la pièce forgée (modeleur géométrique: EUCLID3 de MATRA-DATAVISION, Système de Gestion de Bases de Connaissances: Kadviser de KADE-TECH,  Plateforme logicielle: UNIX, X11-MOTIF).

Conclusion

Dans le cadre d'objectifs de compétitivité et pérennité globales, l'ingénierie simultanée est une (r)évolution organisationnelle et culturelle en marche dans les bureaux d'études et les bureaux d'industrialisation des entreprises industrielles.  Le décloisonnement des équipes techniques, l'interpénétration des cultures technologiques et l'intégration des fonctions conception/fabrication sont à l'ordre du jour.
Malheureusement, les concepts méthodologiques et les modèles de fonctionnement des acteurs de l'ingénierie simultanée suivent difficilement.  Une vision commune des nouveaux modes d'organisation, des enjeux industriels et des objets à concevoir reste à définir.  De nouveaux concepts et une terminologie adaptée sont à inventer.
Cet article introduit les concepts de "produit congruent" ainsi que de "Ductcess Design" ou "Conception simultanée de couples Produit/Procédé congruents".  Il présente aussi différents acteurs de l'activité de conception: équipes métier, équipes produits, équipes projet et mentionne la mise en oeuvre du concept de ductcess design dans le cadre du système logiciel NETTFORM appliqué au forgeage.


Références bibliographiques

  • [BRI1] : Brissaud D., Boujut J.F., "Fabception" ou intégration des techniques de fabrication lors de la conception.
  • [DOM1] : De Commartin A., Lettre d'accompagnement du mailing Symposium Qualité de RENAULT, 28/29 Novembre 1994.
  • [ELO1] : Elonex, Encart publicitaire, L'Entreprise, n° de Mars 1995.
  • [HER1] : Duchamp R., La conception de produits nouveaux, Edition HERMES.
  • [MIT1] : Cabinet MITHEC, Séminaires CFAO-92, Novembre 1991.
  • [OTA1] : Colloque OTAN, Computer Integrated Production Systems and Organizations, Edition NATO ASI Series F, 1994, p. 294.
  • [SUI1] : Les 3 Suisses, Encart publicitaire, Les Échos, n° 16 833 du 9 Février 1995, p.12.

De l'hypertexte à l'extrêmetexte

Pour la représentation graphique et synthétique de connaissances facilement partageables

Acquérir un ensemble complet et cohérent de connaissances sur un domaine donné nécessite méthode et concentration. Le concept d'extrêmetexte - complémentaire à celui d'hypertexte - se propose de faciliter l'acquisition de connaissances spécifiques à l'aide d'une représentation graphique 2D synthétique des connaissances à visiter.

Introduction

Surfez-vous sur les encyclopédies en ligne à la recherche de connaissances ?  Utilisez-vous par exemple Wikipédia pour assouvir de temps en temps une fringale de savoirs techniques ou de connaissances professionnelles sur un sujet donné ?

Qui d'entre vous n'en ressort pas frustré ?  Qui n'a pas alors le sentiment diffus d'un investissement cognitif beaucoup trop chronophage ?  En effet, cette navigation dans le monde des érudits ayant en général duré plus longtemps que prévu, elle aboutit rapidement à un foisonnement informationnel qui engendre surcharge cognitive et stress cérébral ... notamment face à l'immensité du savoir à assimiler sur le sujet considéré ?

Nous baptisons "effet tunnel hypertexte" ce cheminement cognitif pseudo-aléatoire ou quasi-erratique où l'utilisateur entre dans un tunnel encyclopédique - qui s'avère en fait être plutôt un labyrinthe - sans savoir quand et surtout s'il va en ressortir avec les bonnes connaissances ...

Autant - en contexte privé de sérendipité - cette navigation au fil de ses envies cognitives et de sa curiosité académique peut apporter une certaine satisfaction à son ouverture d'esprit, autant - en contexte professionnel où le temps est limité - cet "effet tunnel" n'est pas acceptable.

En 2010 et dans le contexte des outils nouveaux du web 2.0, il devient possible de proposer une nouvelle façon de présenter les savoirs - sous la forme d'une représentation synthétique des connaissances que nous dénommons "extrêmetexte" - complémentaire à l'hypertexte, concept fondateur du web 1.0 des années 1990.

Aussi ce knol présente-t-il le concept d'extrêmetexte, proposition innovante pour une navigation synthétique et structurée dans la connaissance ...  Avec l'extrêmetexte, il s'agit d'enrichir la navigation analytique et instinctive proposée par l'hypertexte d'une vision globale et systématique du champs des connaissances à visiter.


Concept d'extrêmetexte

Dans le contexte de la théorie positiviste KnoVA de la connaissance, nous proposons ici 3
définitions entrelacées :
  • extrêmetexte : représentation graphique 2D réticulaire d'un ensemble de connaissances permettant de percevoir macroscopiquement le contenu d’une compétence métier, de connaître quelles sont les proximités logiques des connaissances constituantes et de butiner interactivement – à l’aide d’un navigateur tridimensionnel spécifique dénommé "survoleur" – d’un cogniton à l’autre sans chemin pré-établi. Ex : extrêmetexte du vocabulaire métier de la soudure TIG des structures métalliques.
  • cogniton : granule élémentaire typé et non-fissible de connaissance mesurable constituant une parcelle cognitive d'une compétence métier donnée. Ex : "l'aluminium est plus difficile à souder que l'acier", "il existe 3 opérateurs booléens de modélisation géométrique solide : union, intersection, soustraction", "l'angle de dépouille des pièces moulées en fonte est de 6°",
  • compétence métier : ensemble complet et cohérent de cognitons, structuré et organisé vers l'action, détenu par une ou plusieurs personnes expérimentées de l'organisation et représentable à l'aide d'un ou plusieurs extrêmetextes. Ex : compétence métier "Concevoir et dimensionner un châssis mécano-soudé d'un véhicule de compétition automobile", compétence métier "Architecturer une liaison au sol de train à grande vitesse".



Fig. 1 : Solide CSG de carter.

Exemple d'extrêmetexte

Le lien ci-joint donne accès à l'extrêmetexte du vocabulaire métier relatif à la modélisation numérique en géométrie 3D.
Ainsi, on y apprend que le professionnel de la modélisation géométrique 3D doit connaître un ensemble de concepts reliés entres eux tels que les notions de PRIMITIVE, de SOLIDE CSG, d'OPERATEUR BOOLEEN.
Le graphe sémantique présenté ici en exemple est l'extrêmetexte montrant graphiquement l'étendue du vocabulaire métier à connaître en modélisation 3D. Chaque nœud de l'extrêmetexte est cliquable et représente un cogniton terminologique.  Chaque arc de l'extrêmetexte est un lien cognitif qui permet de former des prédicats du type "Sujet-->verbe-->Complément" en respectant le sens de la flèche (ex: "Un tore est-un-exemple-de PRIMITIVE", "UNION est-un OPERATEUR BOOLEEN", "Un SOLIDE CSG a-une Volumétrie").


Utilité de l'extrêmetexte

Dans le cadre de la méthode KnoVA, le concept d'extrêmetexte a plusieurs finalités :
  • donner au lecteur en recherche de connaissances une vision "globale hélicoptère" sur le domaine de connaissance en cours d'investigation,
  • permettre des zooms cognitifs locaux par clic sur les cognitons positionnés aux noeuds de l'extrêmetexte,
  • montrer les interrelations des connaissances entre elles à l'aide de liens cognitifs reliant entre eux les cognitons de l'extrêmetexte,
  • supprimer l'effet tunnel hypertexte en donnant au lecteur une vue globale et synthétique sur l'ensemble du savoir contextuel à acquérir lors de la recherche d'une connaissance.


Exemple de formalisme graphique

La figure 2 présente un formalisme graphique - de type ontologie - pour un extrêmetexte terminologique appliqué au vocabulaire des utilisateurs de la plateforme Knol (i.e: les KNOLEURS) :
  • les termes disjonctifs sont rectangulaires roses ombrés (ex: un KNOLAUTEUR est ou un KNOLAPPRENTI ou un KNOLECTEUR ou un KNOLACTEUR),
  • les termes composés sont rectangulaires jaunes (ex: un KNOL est composé d'une Taille informationnelle, d'une Taille lexicale, d'une Taille rédactionnelle et d'une Taille cognitive),
  • les termes scalaires sont oblongs cyan et sont mesurables par un nombre (ex: Taille lexicale de ce knol = 582 mots),
  • les termes liants sont oranges et permettent d'énoncer des prédicats du type "Sujet --> a-pour-Terme-Liant --> Complément" (ex: un KNOL a-pour-Propriétaire un KNOLAUTEUR).
Fig. 2 : Exemple d'extrêmetexte du vocabulaire métier de la communauté des Knoleurs.


Positionnement sémantique

Dans le modèle KnoVA, l'extrêmetexte est positionné dans un réseau sémantique précis :
  • supertexte <-- extrêmetexte --> mot
avec:
  • supertexte = concept rédactionnel correspondant ou à un Texte ou à un Hypertexte ou à un Extrêmetexte,
  • extrêmetexte = texte en 2 dimensions, présentant graphiquement plusieurs supertextes reliés entre eux,
  • hypertexte = texte en 1,5 dimension, présentant linéairement plusieurs textes ou hyperliens réliés à des hypertextes,
  • mot = unité textuelle, correspondant à un lexème.
Fig. 3 : Ontologie extrêmetextuelle formalisant le concept d'extrêmetexte.

Historique

mardi 25 décembre 2012

Evolutions sémantiques de l'ingénierie assistée par ordinateur

Du dessin en 2D à la conception en 5D

La conception des produits industriels mute. Le client - de plus en plus sensibilisé aux enjeux environnementaux et à la technicité mécatronique des produits de demain - demande de nouvelles solutions « éco-conçues » (i.e : économiques et écologiques). Corrélativement, les méthodologies d’ingénierie évoluent pour permettre aux ingénieurs et aux concepteurs de répondre aux cahiers des charges de plus en plus exigeants sous contraintes de temps de plus en plus serrées. Enfin, les outils logiciels d’ingénierie numérique s'adaptent. Ils mutent sémantiquement pour progresser vers une CAO en 5 dimensions, à la fois répartie géographiquement (grâce aux pratiques de l’ingénierie collaborative) et apprenante collectivement (grâce aux démarches de gestion des connaissances et de l’innovation).

 

Introduction

Dans un monde industriel globalisé et compétitif, concevoir de manière performante (i.e. rapidement et ubiquitairement) des couples produits / process performants (i.e. fonctionnels, robustes, économiques, écologiques) implique de nombreuses connaissances d’ingénierie.  Ces savoirs scientifiques, savoir-faire technologiques et savoir-être managériaux sont mobilisés et combinés par l'homme de l'art, à savoir l'ingénieur-concepteur.  Aujourd'hui, cet acteur clef du bureau d'étude se retrouve face à 3 évolutions sémantiques majeures de son métier.  Ces mutations cognitives redéfinissent profondément les objectifs d'ingénierie de l'ingénieur et l'organisation de ses processus de conception.  Elles sont présentées ici autour de 3 idées clefs :
  • « les problèmes de conception se catégorisent » : la mutation sémantique et fonctionnelle du couple produit / marché industriel est profonde et le besoin technico-économique évolue « des produits compétitifs du XXème siècle vers des solutions congruentes (i.e. super-compétitives en terme d'innovation, d'écologie et de services) du XXIème siècle » [10], [11], [12],
  • « les méthodologies de conception changent » : la formalisation et la rationalisation des processus d’ingénierie résultent en un changement sémantique profond des modalités organisationnelles.  L’ingénierie évoluent « de la conception séquentielle du XXème siècle vers une ingénierie intégrée de type DfX ("Design for X"), collaborative, répartie et apprenante du XXIème siècle »,
  • « les outils logiciels d’ingénierie numérique évoluent » : les progrès logiciels attendus par les concepteurs - évoluant de plus en plus dans un contexte d'innovation totale, permanente et répétée - amènent les outils de modélisation numérique à faire évoluer eux-aussi la sémantique de leurs modèles « de la CAO 2D et 3D  (Conception Assistée par Ordinateur en 2D et 3D) du XXème siècle vers la CAO en 4D et 5D du XXIème siècle ».

Les problèmes de conception se catégorisent

Concevoir efficacement un produit industriel moderne - bien souvent à caractère mécatronique - relève d'un problème complexe dont il faut bien identifier la classe d'appartenance.  En effet, en fonction de sa catégorisation, les difficultés du concepteur ne seront pas les mêmes, ni la liste des tâches à accomplir.
Comme l’indique la Fig. 1, plusieurs classes de problèmes de conception existent, eux-mêmes regroupés en 2 catégories : Conception Initiale et Re-conception.  On distingue alors :
  • la conception initiale : où il s’agit de concevoir et d’inventer un produit ou un process pour la première fois, sans aucun cas de référence existants ni aucune expérience passée réussie permettant de s’inspirer pour copier, de re-concevoir ou d’améliorer des solutions existantes (ex : conception initiale d’un véhicule urbain rapide en situation de fort trafic et protégeant le passager-pilote en cas de choc, d'un avion furtif de combat sans pilote, d’une machine de prototypage rapide et tridimensionnel, d’un porte-avion à propulsion nucléaire, …).  Les problèmes de conception initiale se divisent alors eux-mêmes en 2 types :
    • la conception créative : qui par essence est la plus aventureuse et la plus risquée de toutes puisque rien n’est connu au départ, pas même le concept physico-chimique de fonctionnement de l’objet (ex : conception créative d’un magnétoscope à enregistrer les rêves, d’une machine de télé-transportation, d’un véhicule urbain lévitant au dessus du trafic, d’une machine de synthèse volumique de bio-matière, d’un avion renifleur des gisements de pétrole, etc.) [1],
    • la conception innovante : qui – à partir de la connaissance d’un concept physico-chimique de fonctionnement connu de l’objet à concevoir (ex : la production de chaleur par fission nucléaire, l’effet gyroscopique en stabilité des systèmes dynamiques, la polymérisation de résines photosensibles à l’aide de rayons laser, …) – développe l’innovation projet dans l’architecture du produit, architecture qui est alors totalement inconnue au début de la conception (ex : positionnement du cœur nucléaire à l’avant, à l’arrière ou au centre du porte avion nucléaire Charles De Gaulle, architecture tricycle motorisée à cabine pendulée pour le véhicule urbain innovant, positionnement des capteurs d’accélération d’un gyromètre acoustique, architecture « pièce descendante » de machine de prototypage rapide par stéréolithographie, …).
Fig. 1 : Différentes classes de problèmes de conception.
  • la re-conception : où il s’agit de re-concevoir un objet ou un process existant, en général sur la base d’un cahier des charges du besoin déjà établi, voire stabilisé et motivé par une logique d’optimisation  des performances fonctionnelles, de l’architecture, des coûts, du poids, du volume, … et pour lequel existent déjà de nombreux produits concurrents et d'expériences passées réussies (ex : re-conception de téléphones mobiles, de PC portables, d'imprimantes laser, de bogies de TGV, de directions assistées électriques automobiles, …).  Les problèmes de re-conception se divisent alors également en 2 types :
    • la conception routinière : à concept et architecture connus à l’avance, l’objet à concevoir est alors à configuration inconnue parmi une grande variété de combinaisons et de topologies possibles (ex : téléphone mobile à clapet, PC portable extra-plat et doté d’une grande autonomie, liaison à brides pour moteur fusée [13], …),
    • la conception paramétrique : à concept, architecture et configuration connus à l’avance, l’objet à concevoir est à valeurs des paramètres inconnues (ex : ressort de traction, roulement à billes, microcontrôleur électronique PID, vérin à gaz, …).  Fréquemment, le composant paramétrique est « sur étagère », fait l’objet d’un catalogue standard et l’activité de conception revient souvent à dimensionner et à effectuer le choix correspondant au dimensionnement dans le catalogue du fabriquant, éventuellement avec l’aide d’un configurateur numérique permettant de transformer le besoin fonctionnel en solution.
Bien souvent, la conception des produits et process industriels est un mixte de 2 classes.  Ainsi, par exemple, la conception d’une automobile urbaine à motorisation thermique est avant tout un problème de conception routinière (concept physico-chimique de la combustion interne et architecture véhicule de traction avant parfaitement connus à l’avance depuis près de 80 ans).  En revanche, de nouveaux systèmes fonctionnels embarqués peuvent relever individuellement de conceptions innovantes (ex : filtre à particules, aide à la conduite par satellite, commande « X by wire », tableau de bord tête haute, ...).


Les méthodologies de conception changent

Aujourd'hui, pour concevoir des solutions technologiques aux problèmes de conception de plus en plus complexes, les méthodologies de conception doivent s'adapter et passer d’une logique d’organisation séquentielle stricte des acteurs marketing / étude / industrialisation / fabrication à une logique intégrée de coopération simultanée inter-métiers entre tous les acteurs du triptyque projet / produit / process.  L’objectif de ces nouvelles modalités organisationnelles est alors de concevoir un produit congruent (i.e. performant et harmonieux sur les 6 axes : qualité / coût / délai / innovation / écologie / service) dans un délai moindre [9].
C’est ainsi qu’est apparu à la fin des années 1990, le vocable de « Conception DfX » (« Design for X ») qui peut être résumée ici comme la conception du couple produit / process sous contrainte d’ingénierie de différents métiers (voir Fig. 2), notamment :
  • le « Design for Performance » (baptisé ici « perfo-conception ») : conception fonctionnelle du produit du point de vue des prestations et fonctions rendues au client, impliquant notamment des méthodologies de modélisation fonctionnelle du besoin par la valeur, l’objectivation des performances produit attendues, l’analyse des risques de défaillance (AMDEC), la recherche de différents concepts innovants, la conception systémique du produit du point de vue « ingénierie système », la conception à l’écoute du marché,
  • le « Design for Usability » (dénommé aussi « ergo-conception ») : conception ergonomique du produit du point de vue de l'utilisateur, de son interaction avec le produit, de son usage, de son utilisabilité et de son adéquation à l’utilisateur en objectivant et optimisant les aspects ergonomie, confort, santé, sécurité et efficacité dans la relation homme / produit / environnement,
  • le « Design for Manufacturing » (baptisé ici « copo-conception ») : conception sous contrainte de fabrication des pièces unitaires avec intégration, tout au long du processus de définition des formes fonctionnelles simultanément avec les choix des matériaux, de règles métier de fabrication (ex : mécano-soudage, emboutissage, forgeage, moulage, injection plastique, fraisage, tournage, brochage, rectification, électro-érosion, usinage chimique, traitement thermiques, …),
  • le « Design for Assembly » (baptisé ici « légo-conception ») : conception sous contrainte de montage aisé et ergonomique de sous-ensembles fonctionnels (ex. en automobile : cockpit véhicule, ouvrants, sellerie, ligne d’échappement, groupe motopropulseur, …) qui peuvent alors éventuellement être sous-traités en totalité à des fournisseurs de rang 1 (ex. en automobile : Valéo, Faurecia, Delphi, Vistéon, TRW, Bosch, Siemens, NipponDenso, Michelin, …).  Par exemple, cette notion poussée de modularité des ensembles fonctionnels automobiles a notamment donné naissance à des organisations industrielles centrées sur la conceptioins de « modules » et de « plateformes automobiles » réutilisables,
  • le « Design for Logistics » (baptisé ici « géo-conception ») : conception sous contrainte de logistique et de décisions géostratégiques de production en usines « low cost », avec organisation d’un réseau logistique de transport juste-à-temps des productions expatriées à destination des usines d’intégration finales (ex : système logistique Beluga d'Airbus),
  • le « Design for Maintenance » (baptisé ici « méso-conception ») : conception sous contrainte de maintenance et d’entretien où la durée de vie des produits a tendance à se rallonger  avec des délais d’intervention augmentés entre chaque révision tandis que les délais de réparation – du fait des taux horaires élevés des réparateurs – sont optimisés.  La notion de « coût total de possession du produit » voit alors le jour pour prendre en compte les coûts de maintien en conditions opérationnelles et du soutien logistique intégré,
  • le « Design for Recycling » (dénommé aussi éco-conception) : sous contrainte de compatibilité avec l’environnement et de recyclage des produits industriels usagés avec obligation, pour les constructeurs, de retraitement des déchets industriels dangereux et de collecte des produits industriels en fin de vie.


Fig. 2 : Boucles d’« ingénierie système » multi-objectifs et basées sur les
connaissances métier des différents points de vue du processus de conception.

Ainsi, l’arrivée dans les bureaux d’ingénierie des méthodologies du « Design for X » du XXIème siècle organise progressivement les équipes projets autour de pôles d’expertise métier, portées par une organisation matricielle projets / métiers devenue maintenant un grand classique managérial, lui-même ancré dans une vision industrielle partenariale, désormais qualifiée d’« entreprise étendue ».


Les outils logiciels d’ingénierie numérique évoluent

Forts des évolutions méthodologiques "DfX" en cours dans les bureaux d’ingénierie répartis (dans un espace de plus en plus éclaté) et intégrés (sur une échelle de temps de plus en plus comprimée), les outils logiciels d’ingénierie numérique doivent aussi s’adapter et évoluer sous l’action de 2 tendances fortes :
  • une mutation collaborative « des software vers les groupware » : dans une logique de productivité collective, les logiciels d’ingénierie numérique évoluent vers des outils collaboratifs intégrés où les nouvelles technologies de l’information et de la communication ouvrent des espaces fonctionnels de mise en réseaux coopératifs insoupçonnés,
  • une mutation sémantique « de la DAO 2D vers la CAO en 5D » : dans une logique de productivité individuelle, les logiciels de génération de formes géométriques fonctionnelles (ie : remplissant une fonction technique), performantes (ie : tenant les charges statiques et dynamiques) et fabricables (ie : réalisables sur machines-outils) assistent de plus en plus le concepteur, à l’aide d’algorithmes de simulation des raisonnements déductifs en prise direct avec des bases de connaissance métier [2], [3].
Concernant la première mutation collaborative vers les outils de « groupware » – destinée à améliorer la qualité des livrables d'ingénierie et la productivité des équipes de conception – elle s’appuie sur la maquette numérique du produit.  En effet, durant près de 150 ans – des débuts industriels en 1850 jusqu’aux années 2000 – la plupart des pièces industrielles constituant un produit étaient validées par maquettage physique.  La maquette physique, réalisée à l’échelle 1 en bois, argile, polyester et/ou métal, permettait alors d’évaluer l’état d’avancement d'un projet par visualisation du fonctionnement du futur produit tout en permettant de prévoir, d'estimer et de résoudre les problèmes de cinématique, d’usage, de collision d’assemblage, etc … ainsi que d'assurer la conception du futur process industriel, d’aménagement de l’espace de montage disponible lors de la production, de détecter des problèmes de démontabilité en après-vente, etc ... . 
Néanmoins, la complexité croissante des produits mécatroniques et les évolutions méthodologiques "DfX" ont mis en évidence la lourdeur de la réalisation physiques de ces maquettes.  La recherche d'une durée de conception produit toujours plus réduite ne permet plus aux équipes d’ingénierie de plus en plus distribuées géographiquement de créer une maquette physique distribuée pour chacune des variantes de produit.  Ainsi, la mise en place progressive de la maquette numérique pilotée par des outils de « groupware » tels que les Systèmes de Gestion de Données Techniques (SGDT) ou de Product Lifecycle Management (PLM) couplés à des moteurs de Workflow (gestion des processus de travail) s’est donc développée naturellement dans les bureaux d’ingénierie.

La seconde mutation sémantique – celle des logiciels de CAO évoluant vers le 5D – peut être résumée de la façon suivante [4][5] :
  • génération 1960-1990 : CAO 2D graphique éditable : « la CAO 2D génère automatiquement les modèles linéiques CAO 1D », i.e. : les hachures des contours de plans,
  • génération 1975-2005 : CAO 3D géométrique gestionnaire : « la CAO 3D génère automatiquement les modèles graphiques CAO 2D », i.e. : les plans cotés et des dessins assistés par ordinateur gérés par les SGDT et outils logiciels de PLM ,
  • génération 1990-2020 : CAO 4D technologique cognitive : « la CAO 4D génère automatiquement les modèles géométriques CAO 3D », i.e. : les formes géométriques tridimensionnelles fonctionnelles et fabricables,
  • génération 2005-2035 : CAO 5D fonctionnelle apprenante : « la CAO 5D génère automatiquement les modèles cognitifs CAO 4D », i.e. : les bases de connaissances d’ingénierie routinière.
Le tableau 1 résume et positionne ces différentes générations d’outils CAO ainsi que les progrès logiciels déjà effectués et envisagés, de la CAO 2D à la CAO 5D [6][7], [8] :



Tableau 1 : Différentes générations de systèmes CAO : du 2D au 5D
dont le contenu sémantique des modèles produits/process évolue
des primitives graphiques aux cognitons innovants.

Conclusion

La compétition globale et mondialisée actuelle nécessite de concevoir désormais des produits congruents (i.e. super-compétitifs simulta-nément en terme de qualité / coût / délai / innovation / écologie / service).  Cette évolution sémantique profonde des objectifs d'ingénierie - de la compétitivité des produits taylorisés du XXème siècle pour l'industrie à la congruence des produits harmonieux du XXIème siècle pour le client - nécessite alors une compréhension intime des classes de problèmes de conception.

Face à ces évolutions du besoin client pour des produits plus congruents, les méthodologies d’ingénierie s’adaptent.  La généralisation progressive de la « Conception DfX » complète la méthodologie d’Ingénierie Système importée du monde logiciel et aéronautique.  Ces méthodes d'ingénierie performante catalysent les nouveaux modes organisationnels des bureaux d'ingénierie, afin notamment de réduire des délais et les coûts de conception en entreprise étendue et collaborative tout en améliorant les exigences classiques Q/C/D du produit auxquelles s'ajoutent les nouvelles demandes d'innovation, d’éco-compatibilité et de services d’accompagnement du client.

Enfin, forts de l'émergence des méthodes et des outils du KLM ("Knowledge Lifecycle Management"), les outils logiciels d’ingénierie numérique progressent également.  Ils incorporent de plus en plus de sémantique géométrique, d’intelligence collaborative et de connaissances métier.  Ils évoluent de la génération CAD/CAM 2D et 3D (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) du siècle précédent vers la génération KAD/KAM 4D et 5D (Knowledge Aided Design / Knowledge Aided Manufacturing), dite de « Conception et Fabrication Assurées par les Connaissances » du XXIème siècle.


Remerciements

L'auteur remercie la société Dassault Aviation pour la mise à disposition de certaines images illustrant le présent article. (c) 2008 - Dassault Aviation.



Glossaire

  • CAD/CAM ("Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing") : traduction anglaise de CFAO (Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur).
  • CFAO (Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur) : outils logiciels de modélisation géométrique permettant de concevoir, de représenter en 3 dimensions (généralement sous forme de solides CSG ou de surfaces B-Rep), de tester virtuellement et de réaliser des produits manufacturés ainsi que les outillages pour les fabriquer.  Ex : logiciel CATIA5 de la société Dassault Systèmes.
  • Congruence : caractère harmonieux d'un liaison mécanique.  Par extension, caractère harmonieux et adapté d'un produit industriel aux nouvelles attentes des clients du XXIème siècle (ie : innovation, écologie, service, ...).
  • Couple produit/process : livrable complexe d'ingénierie systémiquement conçu, architecturé, configuré et dimensionné par le concepteur, qui non seulement doit inventer la solution attendue par le client (i.e : le produit) mais aussi concevoir l'ensemble des moyens techniques pour le produire, le maintenir et le recycler (i.e : le process).
  • DAO (Dessin Assisté par Ordinateur) : premiers outils logiciels de dessin assisté par ordinateur - disponibles à partir du début des années 1960 dans l'industrie automobile et aéronautique - et permettant de représenter les objets industriels en 2 dimensions sous la forme de plans cotés 2D.  En anglais : CAd ("Computer Aided Drafting").
  • DfX ("Design for X") : méthodologie d'ingénierie simultanée préconisant la prise en compte systémique des contraintes de performance, d'ergonomie, de fabrication, d'assemblage, de logistique, de maintenance et de recyclage lors de la conception d'un nouveau produit industriel.
  • "Groupware" : catégorie de logiciels favorisant le travail collaboratif et l'efficacité des équipes.  Les outils de PLM et de SGDT sont des logiciels de groupware.  Syn. : Collecticiels.
  • Ingénierie numérique : ensemble des outils logiciels d'ingénierie regroupant la Conception Assistée par Ordinateur (CAD), la Simulation Numérique (CAE), le "Product Lifecycle Management" (PLM) et le "Knowledge Lifecycle Management" (KLM) pour la conception numérique efficace des couples produits/process industriels.
  • KAD/KAM ("Knowledge Aided Design / Knowledge Aided Manufacturing") : "Conception et Fabrication Assurées par les Connaissances" correspondant à la génération des systèmes de CFAO en 4D et 5D, le système de 4D générant automatiquement des modèles 3D conformes aux règles métier, le système de 5D générant automatiquement des modèles cognitifs 4D à base de connaissances métier.
  • KLM ("Knowledge Lifecycle Management") : outil logiciel de gestion des connaissances permettant de créer, gérer et de partager l'ensemble des informations de classification, de définition, de formalisation, de modélisation, de validation et de recyclage d'une connaissance, tout au long de son cycle de vie.  Ex : logiciel KAD-Office de la société Iknova Consulting.
  • Performance : qualité technique d'un produit évaluée sur les critères de valeur perçus par le client.  Ex : faible consommation énergétique d'une automobile pour un bon rapport poids/puissance.
  • PLM ("Product Lifecycle Management") : outil logiciel d'ingénierie numérique permettant de créer, gérer et de partager l'ensemble des informations de définition, de fabrication, de maintenance et de recyclage d'un produit industriel, tout au long de son cycle de vie.  Ex : ENOVIA de la société Dassault Systèmes.
  • Robustesse : stabilité de la performance d'un produit malgré les grandes variations de son environnement. Ex : faible consommation énergétique d'une automobile malgré le changement de conducteur, les basses températures et le grand kilométrage.
  • Q/C/D (Qualité / Coût / Délai) : contraintes habituelles de performance industrielle des produits compétitifs du XXème siècle.
  • Q/C/D/I/E/S (Qualité / Coût / Délai / Innovation / Ecologie / Service) : contraintes nouvelles de performance industrielle des produits congruents du XXIème siècle.
  • SGDT (Système de Gestion des Données Techniques) : outil logiciel d'ingénierie numérique - sous-ensemble du PLM - pour la gestion des données techniques relatives à un projet de conception afin d'en favoriser la génération collaborative et le partage efficace.
 

Références

  1. Vargas C., "Modélisation du Processus de Conception en Ingénierie des Systèmes Mécaniques", Thèse de Doctorat, ENS de Cachan, 1995, p. 38-39.
  2. Grundstein M., "Repérer et mettre en valeur les connaissances cruciales pour l’entreprise", 10ème Congrès International de l’AFAV, Paris, 7-8 novembre 2000.
  3. Yvars P.A., "Représentation des connaissances à base de contraintes en ingénierie d’ensembles méca- niques", Journée AIP-PRIMECA Dynamique des connaissances en conception : acquisition, capitalisation et réutilisation, Grenoble, 22 mai 2001, p. 29-35.
  4. Serrafero P., "Cycle de vie, maturité et dynamique de la connaissance : des informations au cognitons de l’Entreprise Apprenante", Revue Annuelle U.E. des Arts et Métiers sur le Knowledge Management, Edition Dunod, 2000, p. 158.
  5. Cigref (Club Informatique des Grandes Entreprises Françaises), Groupe de réflexion "Gérer les Connaissan- ces : défis, enjeux et conduite de projet" animé par Patrick Dailhé, Oct. 2000, p. 16.
  6. Serrafero P., "Du CAD/CAM au KAD/KAM ou de la Conception Assistée par Ordinateur à la Conception Assurée par les Connaissances", Congrès SIA, Paris, 1997.
  7. Hamelin H., Schaaf J., "L’INnovation Assistée par Ordinateur : une nouvelle catégorie d’outils logiciels", Micad’1999, Edition Hermès, Paris, 1999, p. 37-42.
  8. Serrafero P., Vargas C., Renson D., "Knowledge Aided Design : les démarches de PSA et Techspace Aero", Micad’1999, Edition Hermès, Paris, 1999, p. 23-36.
  9. Tiger H., "Capitaliser les savoirs et innover dans les projets : deux démarches antinomiques ?", Journée AIP-PRIMECA Dynamique des connaissances en conception : acquisition, capitalisation et réutilisation, Grenoble, 22 mai 2001, p. 73-78.
  10. Serrafero P., "Ductcess design ou la conception simultanée de couples produit/procédé congruents", Colloque PRIMECA Conception Mécanique Intégrée, La Plagne, 1995, p. 159-165.
  11. Meillaud L., Schneider A., "Demain l’Automobile", ISBN : 2-9515699-0-4, Edition Prologos, Paris, 2000.
  12. Roby F., "Vers la voiture sans pétrole ?", ISBN : 2-86883-874-x, Edition EDP Sciences, Les Ulis, 2006.
  13. Dorville G., Lecompte G., Serrafero P., Bourne C., "Flange : assistant métier pour la conception optimale de liaisons à brides", Conférence Internationale IDMME’96 sur la Conception et la Fabrication Intégrées en Mécanique, Edition ECN, Nantes, 1996, p. 335-343.

Le cogniton

Granule élémentaire typé et non-fissible de connaissance mesurable d'une compétence métier

Notion émergente en Gestion des Connaissances qui - à l'instar du "quark", concept central de la physique des particules - sert de concept positiviste central de la méthode KnoVA pour identifier, qualifier, formaliser, quantifier et rationaliser les connaissances industrielles d'une compétence métier donnée. Dans le cadre de la métrique axiomatisée KnoVA-Quanta - en lien avec la Théorie de l'Information de Claude Shannon, inventeur du bit (Binary digIT) - le cogniton sert également de support à la mesure de la quantité cognitive (ie : la masse cognitive) et de la qualité cognitive (ie : le poids cognitif) de connaissance positive, exprimée respectivement en kit (Knowledge digIT) et en cit (Certitude digIT).


Logo de la méthode positiviste de
"e-KM for e-novation" KnoVA.


Définition

Le cogniton est - dans le cadre d'une épistémologie positiviste - un granule élémentaire typé et non-fissible de connaissance mesurable d’une compétence métier donnée.
C'est une notion centrale du modèle KnoVA de "e-KM for e-novation"TM [1] pour la qualification et de quantification des connaissances industrielles.
Un ensemble logiquement structuré de cognitons constitue une compétence métier et est représenté graphiquement à l'aide d'un extremetexte [3].
Syn. : "connaissance métier" - Traduction anglaise : "cogniton".
Ex :
  • la loi d'Ohm U = R\cdot I des électriciens,
  • le principe de la dynamique F = m\gamma des mécaniciens,
  • l'énergie de masse d'un atome E=mc^{2} des physiciens des particules,
  • le principe d'Archimède des hydrauliciens,
  • la loi de Bernouilli des aérodynamiciens,
  • la loi de Moore des informaticiens,
  • le principe du tiers exclus des logiciens,
  • le théorème de Thales des géomètres,
  • le nombre d'or des architectes,
  • le principe de prudence des gestionnaires d'entreprise,
  • la loi de l'offre et la demande des économistes.

 

Discussion

Arbre de la Connaissance :
métaphore des connaissances
tacites portées par chaque
professionnel en action.

Il existe une ambiguïté sémantique quand on parle de connaissance. Par exemple, on dit "je n'ai pas la connaissance pour faire ceci" comme on peut dire "je n'ai pas les connaissances pour faire cela" ... Stricto sensus, il vaudrait mieux dire "je n'ai pas la compétence pour faire ceci" et "je n'ai pas les cognitons pour faire cela".

Le Petit Larousse, grand format, édition 2001 définit :
  • connaissance (au singulier) : n.f. 1. "... - Ce que l'on a acquis par l'étude ou la pratique. Ex : La connaissance de l'indien.",
  • connaissance (au pluriel) : 1. "Ensemble de choses acquises par l'étude; savoir. Ex : Elle a des connaissances très étendues dans l'histoire de l'art.",
  • compétent : adj. 1. "Qui a des connaissances approfondies dans une matière, qui est capable d'en bien juger. Expert compétent.".
Cette même ambiguïté existe quand on parle d'information, comme le définit toujours le Petit Larousse:
  • information (au singulier) : n.f. 2. "Renseignement obtenu de quelqu'un sur quelqu'un ou quelque chose.",
  • information (au pluriel) : "Émission de radio ou de télévision qui donne des nouvelles du jour.".
Afin de ne plus être limité par l'ambiguïté sémantique portée par le nombre (singulier ou pluriel) de l'acception du terme "connaissance", le concept de "cogniton" a été forgé en 1999, défini comme "granule élémentaire typé et non-fissible de connaissance métier" et documenté pour la première fois en 2000 [1].


Utilité

Combien de cognitons nécessaires
pour concevoir et fabriquer
le véhicule de sport
le plus rapide
de Monde ?

Dans le cadre du modèle KnoVA, le concept de cogniton a plusieurs finalités :
  • distinguer la connaissance de l'information, une connaissance "étant plus que de l'information", en particulier une information pouvant être fausse et relever de la désinformation,
  • distinguer "la Connaissance" des connaissances constitutives d'une compétence particulière (ex de compétence : résoudre une équation du second degré, souder un châssis équipé d'un véhicule de compétition),
  • postuler que "la Connaissance" d'un domaine donné peut se fragmenter en granules élémentaires typés et non-fissibles dénommés cognitons (ex de cogniton : discriminant d'une équation du second degré = b2-4ac : connaissance mathématique de type Contrainte),
  • mesurer la masse cognitive du cogniton en kit (Knowledge digIT) à l'instar des informations qui sont mesurées en bit (Binary digIT),
  • confronter la quantité de connaissance portée par un cogniton à l'expérience, la vérité, l'usage ... pour en mesurer le poids cognitif en cit (Certitude digIT) correspondant à la quantité de certitude,
  • organiser ergonomiquement les connaissances d'une compétence métier donnée (ex : concevoir une carrosserie aérodynamique d'un véhicule de compétition) afin de pouvoir pratiquer et agir logiquement.

Exemples de cognitons

E = mc² : le cogniton
des thermiciens nucléaires.
  • "si le discriminant d'une équation du second degré est strictement négatif alors l'équation admet 2 racines complexes",
  • "l'angle de dépouille pour démouler la fonte est de 6°",
  • "3 types de guidage en rotation existent: les paliers lisses, les paliers hydrodynamiques et les roulements à billes",
  • "le périmètre d'un cercle vaut 2 \pi R",
  • "Napoléon gagne la bataille d'Austerlitz en 1805",
  • "Paris est la capitale de la France",
  • "l'énergie de masse vaut E = mc^{2} ".

Positionnement sémantique

Le cogniton : granule typé et non-fissible
de connaissance mesurable d'une
compétence métier.
Dans la théorie KnoVA, le cogniton est positionné dans un réseau sémantique précis :
  • bit \rightarrow donnée \rightarrow information \rightarrow cogniton \rightarrow certitude \rightarrow compétence \rightarrow intelligence \rightarrow sagesse
avec :
  • bit = particule logique élémentaire (valant 0 ou 1),
  • donnée = fait objectif (ex: "il fait 15°C dans cet amphithéâtre"),
  • information = interprétation subjective d'un ensemble de données (ex: "j'ai froid"),
  • connaissance = cogniton = granule élémentaire typé et non-fissible de connaissance positive mesurable d'une compétence donnée (ex: "amphithéatre.température = 15°C"),
  • certitude = cogniton dont la valeur de vérité est vraie (ex: "la température normale du corps humain est de 37°C"),
  • compétence = ensemble logiquement structuré de cognitons permettant d'agir professionnellement (ex: savoir augmenter la température d'un amphithéatre),
  • intelligence = capacité à faire accroître ses compétences au cours du temps,
  • sagesse = capacité à utiliser éthiquement et collectivement ses compétences.

Principe ontologique K = I \otimes T
du modèle positiviste KnoVA :
axiome de mesure de la
masse cognitive d'un cogniton
et dont la masse vaut 1 kyte
(soit 11,4 kits).

Équation de mutation Information / Connaissance

Afin de transmuter l'information en connaissance, l'axiomatique du modèle KnoVA - dans son article fondateur de 2002 intitulé "Vers la mesure de la quantité de connaissance et de compétence industrielle" [4] - propose l'équation de mutation cogntive suivante (dite "principe ontologique du cogniton") :
  • K = I \otimes  T
avec :
  • K = connaissance, mesurée en kit (Knowledge digIT),
  • I = information porteuse de connaissance, mesurée en bit,
  • \otimes  = opérateur de filtrage cognitif consistant à reconnaître le type cognitif d'une information à partir de la taxinomie génésique T-KnoVA,
  • T = type cognitif d'une information (ex : cogniton opératoire, cogniton comportemental, cogniton terminologique, cogniton expérimental, cogniton capacitif, cogniton anthropologique, ...).
Armé du principe ontologique du cogniton, transformer une information en connaissance consiste à associer à une phrase informationnelle lexicalement et syntaxiquement correcte une méta-information correspondant à son type cognitif.

Cas de feu-Knol

L'invention en 2008 du concept de "knol" par Google est particulièrement intéressante au regard du concept de cogniton du modèle KnoVA.  En effet, un knol de qualité peut être compris comme une molécule de cognitons ou "macro-cogniton".

Plateforme Knol proposée par Google en 2008 :
tentative audacieuse d'implémentation
du concept de "macro-cogniton".
Ainsi, le présent post - initialement rédigé sur la plateforme knol - contient environ une quinzaine de cognitons, notamment ceux de "donnée", "information", "connaissance", "certitude", "compétence", "intelligence", "équation de mutation", "bit", "kit", "knol", "taxinomie", "opérateur", "mole", "principe ontologique du cogniton", ...

En particulier, parce que le concept de "knol" est définit comme "a Knowledge Mole" (ie: "unité de savoir"), la métaphore chimique proposée par Google renvoie notamment aux deux attributs majeurs du cogniton :
  • la connaissance comme objet de formalisation (et non pas seulement l'information support de la connaissance),
  • la quantité comme "mole de savoir" (représentable par un knol).
Du fait de son manque d'audience, la plateforme knol a été fermée par Google le 1er mai 2012.

Historique

Le cogniton est un néologisme de Knowledge Management et de gestion des connaissances inventé en 1999 par Prof. Patrick Serrafero et Dr Jean Louis Ermine dans le cadre de travaux de recherche collaboratifs entre le Commissariat à l’Énergie Atomique et la société KAD/KAM International.

La métaphore de la physique des particules fut inspirée à la fois par la culture atomiste du CEA, par une volonté pédagogique de forger un concept évocateur pour clairement faire comprendre que "la connaissance n'est pas de l'information mais bien plus que de l'information" et par une posture épistémologique positiviste opérationnelle permettant de formaliser des connaissances industrielles (i.e. celles employées quotidiennement par les ingénieurs et les techniciens pour concevoir, fabriquer et exploiter des machines et produits industriels complexes).

L'article fondateur présentant pour la 1ère fois le concept de cogniton est intitulé "Cycle de vie, maturité et dynamique de la connaissance: des informations aux cognitons de l'Entreprise Apprenante" et fut publié en 2000 dans "Knowledge Management", Revue Annuelle 2000 des élèves des Arts et Métier, Ed. Dunod, p. 158-169.


Validation scientifique

Validation du modèle positiviste KnoVA au sein de
l’Écurie EPSA, organisée en "Entreprise Apprenante"
et qui capitalise et formalise systématiquement ses
connaissances d'ingénierie depuis 2002.
Le cogniton fait l'objet d'une expérimentation socio-technique systématique depuis 2002 avec un déploiement au sein du bureau d'ingénierie de l'écurie centralienne EPSA organisée en entreprise apprenante.

La mission de validation du concept fixé à l'écurie est : "tout en perdant 100% de son Bureau d’Étude tous les ans pour cause de diplômes des Centraliens, concevoir et fabriquer annuellement un véhicule écologique de compétition 20% plus performant que le prototype précédent".

Au 30 juin 2009, la quantité de connaissance capitalisée par l'EPSA sous forme de cognitons est de 25 435 kits.


Voir aussi


Références bibliographiques

  • [1] les publications en ligne sur le cogniton et le modèle KnoVA.
  • [2] Serrafero P., "Cycle de vie, maturité et dynamique de la connaissance : des informations aux cognitons de l’Entreprise Apprenante", Revue Annuelle ENSAM des Arts et Métiers sur le Knowledge Management, Edition Dunod, 2000, p. 158-169.
  • [3] Roy J., Brisard J., Serrafero P., "De la représentation duelle à la représentation duale du couple connaissance/compétence : pour un langage commun et une vision partagée de l’action industrielle", 1er colloque du Groupe de Gestion des Compétences et des Connaissances en Génie Industriel, Nantes, Décembre 2002.
  • [4] Serrafero P., "Vers la mesure de quantité de connaissance et de compétence industrielle : le modèle KnoVA", conférence invitée, 1er colloque du Groupe de Gestion des Compétences et des Connaissances en Génie Industriel, Nantes, Décembre 2002, www.iknova.com - Rubrique Publications.