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La méthode de développement en X un autre point de vue sur le cycle de vie Mehd

La méthode de développement en X un autre point de vue sur le cycle de vie Mehdi Tahan, Amara Touil, Jean Vareille, Philippe Le Parc Lisyc Laboratoire Informatique des Systèmes Complexes (EA 3883) UEB, UBO, 20 avenue Le Gorgeu 29200 BREST mehdi.tahan@gmail.com, amara.touil@univ-brest.fr, jean.vareille@univ-brest.fr, philippe.le-parc@univ-brest.fr Sections de rattachement : 27, 60 Secteur : Secondaire RÉSUMÉ. Le développement en X est une méthode de conception récente qui apporte un regard différent sur l'élaboration de systèmes techniques qui s'appuie sur deux principes fondamentaux : un environnement omniprésent et une simulation du comportement induit par la définition même du système. Les principaux avantages visés sont un temps de développement raccourci, une meilleure intégration dans le milieu, la prise en compte du cycle de vie dans son intégralité dès la conception jusqu’à la valorisation en fin de vie, et la détection de problèmes de conception plus tôt dans le développement. MOTS-CLÉS : méthode de développement, IDM, PLM, gestion du cycle de vie, simulation, réalité virtuelle, éco-conception. 1. Introduction La réalisation de systèmes techniques fait aujourd'hui appel à différents domaines de conception hétérogènes, la rendant toujours plus complexe. Les systèmes mécatroniques en sont le parfait exemple, le découpage de la conception par métier permet d'en réduire la complexité de développement. Toutefois, chaque branche dispose de méthodes de travail différentes et la communication entre elles devient rapidement difficile. De plus pour garantir la réussite d'un projet, il est important de connaître les circonstances d'utilisation du système, mais il est souvent difficile d'être exhaustif en la matière. Une fois réalisé, le système se retrouve confronté à un environnement sans garantie qu'il corresponde à ce qui a été défini durant la conception. Dans un premier temps nous ferons un rapide rappel des méthodologies existantes puis nous présenterons la méthodologie de développement en X. 2 2. Méthodes disponibles Les méthodes présentées ci-après ont été éprouvées et ont démontré leurs qualités. Mais certaines problématiques ne peuvent pas être résolues en les utilisant. Différentes notions en ont été extraites afin de les intégrer au développement en X. − Le développement en cascade (Royce, 1970) , utilisé depuis longtemps en génie civil et en ingénierie mécanique, permet de montrer trois notions fortes : la dualité abstrait/concret dans la progression de la conception, les mondes matériel & immatériel et la mise en production du système uniquement à partir d'une définition totale. La figure 1 montre une représentation schématique de cette méthode, qui part de l'idée et se termine par la réalisation concrète. L'axe horizontal symbolise le temps. Figure 1. Le développement en cascade − Le cycle en V (Hoffman, 1997) est utilisé depuis de nombreuses années dans la conception logicielle et a été très largement diffusé, voir figure 2. Il est identifiable dans la partie supérieure du X représenté sur la figure 4. Il est à noter que durant la première moitié du V, la structure de cette méthode est comparable à celle en cascade, l'analyse abstraite du problème précède la réalisation et l'intégration. Figure 2. La méthode en V − La méthode TRIZ met en oeuvre 40 principes pour la conception (Altshuller, 1985) parmi lesquels la segmentation (« diviser un objet en parties indépendantes ») et l'extraction (« Séparer de l'objet une partie (une propriété) "perturbatrice" ou extraire une partie (une propriété) nécessaire »). Elle poursuit la recherche de solution idéale en contournant des contradictions. L’analyse des 40 principes permet de les classer en plusieurs catégories selon qu'ils concernent plutôt la géométrie, les matériaux, le comportement attendu ou l'environnement ou des interactions entre ces notions. − L'ontologie de conception « Function Behavior Structure » (FBS) (Gero,1990) propose de comparer le comportement attendu « Be » défini dans le cahier des 3 charges et le comportement de la structure de la solution « Bs ». Un processus itératif permet de converger vers un comportement « Bs » acceptable car voisin de « Be ». Notons que le « comportement obtenu » est simulé avant même d'en avoir une définition complète ou prototypée, et non basé sur la production du système, ce qui implique une difficulté majeure. L'analyse se termine par la production d'une documentation permettant la réalisation du système. Cette méthode se situe clairement lors de la préconception. − La méthode d'Ashby (Ashby, 1989) est destinée au choix des matériaux. Elle est basée sur la séparabilité des problèmes de conception. Soit : les contraintes de conception {F}, les propriétés géométriques {G} et les propriétés des matériaux {M(p)}, la performance P du système est calculée suivant un système d'équations du type : P = f {F, G, M(p)} En introduisant la notion d'environnement {Env}, puis en appliquant le principe de « Séparabilité » de la méthode TRIZ et l’ontologie de conception FBS ont obtient une nouvelle expression de la performance de la structure de la solution Ps : Ps = f0{Env, Bs} f1{ F’} f2{G} f3{M(p)} La fonction f1{F’} des contraintes F', qui ne sont dues à l'environnement ni au comportement de la structure, n’étant pas nécessaire a été écrite en italique. − La méthode 2TUP (Roques 1997) est un cycle de développement en Y qui corrobore l'importance du choix des matériaux « au plus tôt » ainsi que la notion de traitements parallèles dans la conception, voir figure 3. Figure 3. La méthode 2TUP (image due à VT Virtual) 4 − L'Idef0 (Idef0, 1993) est une méthode de modélisation par schéma basée sur la méthode SADT. Elle comporte des éléments comparables à la méthode TRIZ et FBS et permet de modéliser et analyser des éléments matériels et immatérielles. − La méthode en spirale (Boehm, 1988) et les méthodes agiles (Abrahamsson, 2002) s'appuient sur des prototypages rapides et des itérations de cycle court. Elles proposent aussi un dialogue continu avec le client et l'utilisateur final afin de garantir un résultat le plus proche possible aux attentes ainsi qu'aux conditions d'utilisation. Plusieurs notions fondamentales ont été dégagées de cette analyse. La méthode de développement en X permet de les réunir tout en mettant en évidence leurs interactions. Elle donne aussi une place à la simulation réaliste du comportement d'un système dans son environnement afin d'y améliorer son intégration future, mais aussi d'évaluer son impact sur celui-ci. Enfin elle permet d'apprécier l'évolution historique de la conception des systèmes, en fournissant une base d'interprétation au glissement de la valeur ajoutée vers les technologies "immatérielles" de l'information et de la communication. 3. La méthode de développement en X Dans cette section nous allons présenter la méthode de développement en X et expliquer où se situent différentes démarches et points de vue exposés plus haut. Tout d'abord nous exprimons le fait que l'environnement existe avant le début des processus de conception du système, continue d'exister pendant l'enchaînement des tâches d'ingénierie, de réalisation, pendant la période d'utilisation, lors de son démantèlement, et finalement sa valorisation ou rejet. Chacune de ces étapes s'effectue dans l'environnement et en interaction avec lui. À la fin nous espèrons que l'environnement résultant permettra la persistance des activités humaines. Nous considérons tout ce qui est matériel dans le système est pris de l'environnement et y sera rejeté ou bien sera recyclé. L'humanité est ici considérée comme une composante de l'environnement du système. Nous plaçons au fondement de la représentation schématique de la méthode l'environnement et tout ce qui est matériel au sens des éléments physiques, chimiques et biologiques. Nous séparons l'espace du schéma en deux zones : l'une correspond à tout ce qui est accompli au contact de l'environnement matériel et dont le résultat y a un effet, l'autre correspond à tout ce qui est immatériel, les idées, les informations, les données, les savoirs, les savoir-faire, etc. dont l'usage ou la transformation n'a pas d'effet direct sur l'environnement matériel, voir figure 4. La séparation entre les deux zones est symbolisée par une droite orientée qui porte l'axe du temps, car le temps est un milieu 5 immatériel mais ayant une dimension physique, auquel on peut associer un temps logique, immatériel et sans dimension. Le processus démarre par une idée, donc au coin de la partie du schéma dévolue à l'immatériel. L'analyse de l'idée initiale enclenche deux processus parallèles, l'un immatériel de production d'informations quant à l'architecture du système, à ses performances et comportements attendus, l'autre au contact du matériel qui est un processus de sélection des éléments matériels du système. La méthode du professeur Ashby permet de décider des familles de matériaux utilisables pour sa construction dès la phase d'analyse d'un système, alors que son architecture n'est qu'à peine ébauchée et les géométries de ses composants indéfinies. Des échanges verticaux d'informations entre les branches du X ne sont pas représentés sur la figure 4. Figure 4. Le développement en X Après la pré-étude commencent simultanément l'étude dans le demi-espace immatériel et la collecte des éléments, des matériaux et des outillages nécessaires à l'industrialisation. Ces deux processus doivent converger vers le point central de synchronisation du schéma en X qui correspond au moment où la production des informations qui définissent le système dans ses moindres détails est achevée. Si les éléments, les outillages et les matériaux sont uploads/Ingenierie_Lourd/ 174.pdf