Directeurs : Pr. Michel Tollenaere G-SCOP/INPG Pr. Aref Maalej LASEM/ENIS/US

1. Proposition de mécanismes de versionnement et d’agrégation des connaissances de domaine en conception de produits industriels INPG,46 Av. Félix Viallet , 38031 Grenoble Cedex Tel: 04 76 57 43 20 / Fax : 04 76 57 46 95 http://gilco.inpg.fr US Route de l'aéroport km 0.5 - 3029 SfaxTél. : 74 240 678 / 74 240 986    -   Fax : 74 240 913 URL : http://www.uss.rnu.tn ENSGI Directeurs : Pr. Michel Tollenaere G-SCOP/INPG Pr. Aref Maalej LASEM/ENIS/US Codirecteur : Dr Habib Ben Bacha LASEM/ENIS/US

2. Plan de la présentation • Contexte des travaux. • Problématiques de la recherche • État de l’art • Modèles de connaissance de MULTI • Implémentation des opérateurs de C-K sur les modèles de MULTI • Le versionnement. • Les mécanismes de versionnement • Agrégation des connaissances • Évolution des versions de connaissances • Cas d’étude : systèmes de climatisation de voitures automobiles. • Conclusion. • perspectives

3. Contexte des travaux L’étude s’inscrit dans une logique d’ingénierie concourante et de conception routinière, où de nombreux travaux de recherche tendent à proposer une intégration des connaissances et du savoir-faire, liés à un processus de conception. Les propositions du projet « Multi » [Menand 02] en font partie.

4.  temps de conception • Paralléliser et synchroniser les tâches • partager les connaissances et les ressources de conception • formaliser les échanges et les décisions • Améliorer la fluidité des échanges des connaissances Ingénierie concourante Les concepteurs et les ingénieurs travaillent simultanément sur un produit pour le transformer de l'étape de concept à l’étape de prototype fonctionnel et à lui faire finalement une réalité d'affaires dans le plus court délai possible.

5. Intégration & qualification véhicule Conception véhicule Plan de tests Résultats STB Conception sous systèmes Intégration sous systèmes STG Intégration organes Conception organes STD Intégration composants Conception composants STR fournisseur Réalisation composants Schéma issu de l ’ingénierie système [PSA 99] Les phases amont à la CAO 5

6. Typologie de la conception Conception Conception routinière Conception nouvelle Conception innovante Conception créative Produit nouveau sur le marché Produit de complément de gamme Produit de remplacement Produit nouveau pour l’entreprise

7. Système à dimensionner et à intégrer parmi d ’autres systèmes Concepts existants (fournisseurs) Autres systèmes conçus Dimensionnement et intégration => conception routinière Conception routinière La structure et les fonctions du produit sont connues au départ. Consiste à choisir parmi plusieurs concepts établis, et paramétrer celui retenu tout en l’intégrant dans le système

8. Problématique de la recherche Elaborer une méthode qui mette en émergence la collaboration des acteurs en vue de construire dynamiquement un référentiel de connaissances. Les relations entre les acteurs sont peu formalisées. Les mécanismes de partage, d’interaction et de complémentarité dynamique des tâches difficile à définir. Difficulté de capitalisation des connaissances métier, réutilisation et maintenance (formalisation, consultation, Mise à jour…) Etudier les modèles de versionnement et d'agrégation de connaissances de domaine en conception de produits Risque de redondance des connaissances capitalisées dans le référentiel de connaissances Pas d’outil de suivi de l’avancement d’un projet (processus et produit) et problèmes dans la traçabilité Manque de systèmes de conception qui puissent être enrichis et modifiés pour prendre en compte de nouvelles technologies tout en réutilisant les concepts fonctionnels

9. Etat de l’art •  Gestion, capitalisation et management des connaissances [Grundstein, Ermine, Breuker, Malvache… ] • Dynamique des connaissances en conception • => L’ingénierie des connaissances [Tollenaere, Tichkiewitch, Dupinet, Eynard, etc.] • => DEKLARE [Saucier, Vargas, Sellini, etc.] • => Mémoire de projet [Ribière, Matta, Bekhti, etc.] • => Théorie C-K [Hatchuel, Weil, Le Masson] • MULTI et ses trois niveaux de connaissances [Tollenaere, Menand, Zouari]  La gestion du versionnement • => Versionnement d’objet [Van Leeuwen, Kim, Skarra, Talens, Oussalah, etc.] • => Versionnement d’ontologies [Klein, Noy, Heflin, Compatangelo, etc.] • => Versionnement de schémas de BD [Odberg, Franconi, Ferrandina, Bounaas, etc.]

10. Produit Processus Générique 1 ère instanciation Domaine 2 ème instanciation Projet Modèles de connaissances de MULTI Modèle générique pour décrire un processus de conception Modèle générique pour décrire un produit en conception Processus de conception du domaine et connaissances sur les tâches Architecture du produit QFD & contraintes & situations de vie Architecture instancié du produit & valeurs et état des paramètres & versionnement Historique de conception (processus instancié) & traçabilité & suivi de l ’avancement & retour d ’expérience

11. fonction Conception véhicule Intégration & qualification véhicule Véhicule catalogue Sous systèmes véhicule Conception sous systèmes Intégration sous système est associé à> 1..* 1..* 1..* est identifié par> 1..* 1 Organes 0..* 0..* situationdevie Systèmes 1 est défini par> Intégration organes Conception organes 1..* 1..* Organes Paramètre . . . Organes 1..* < est contraintpar Composants Modèle de classes UML du 1er niveau RV Composants 0..* estcomposéde est composé de Intégration composants Conception composants Composants . . . Composants Réalisation composants Premier niveau de connaissances Modélisation des connaissances génériques sur le produit et le processus de conception Produit :paramètres, articles, sous systèmes, caractéristiques, parties, contraintes... Processus de conception :tâches, acteurs, règles, rôles, conditions d’exécution…etc. Décrire le niveau générique des connaissances relatives à un produit et à un processus de conception.

12. Deuxième niveau de connaissances Modélisation des connaissances du domaine Fonctions à réaliser pour le domaine, le type d’exigences, le processus de conception du produit, les situations de vie, les dépendances fonctionnelles des paramètres…etc. Décrire les connaissances propres et le mode d’exécution du processus de conception pour un domaine technique spécifique

13. Tâche 1 <<tâche>> Est associée à > Choisir_compresseur 1..* A en entrée > <<tâche>> Instance tâche A en sortie > 1..* Dimensionner le détendeur Paramètre <<tâche>> Est associée à > 1..* Tracer_cycle_frigo_clim. 1..* Est associée à > 1 1 Instance Projet paramètre 0..* <<Paramètre>> masse sur roue <<Paramètre>> apports calorif. <<instance tâche>> <<Projet>> n°1 <<Paramètre>> << instance Peugeot 307 HDI température paramètre>> n°1 << instance tâche >> n°2 <<Projet>> =80 << instance tâche >> <<Paramètre>> Citroën C5 HDI << instance n°3 Puissance frigo. paramètre >> n°2 <<Projet>> << instance tâche >> <<Paramètre>> Peugeot 206 CC =85 n°4 << instance pression maxi paramètre >> n°3 << instance tâche >> n°5 =87 << instance paramètre >> n°4 Débutée le 29 mars à 10h << instance =122 : à faire Etat paramètre >> n°5 Valeur =--- Troisième niveau de connaissances Modélisation connaissances sur chaque projet pour un domaine -Décrire les connaissances du niveau projet. -Capture des résultats (paramètres) sur un projet donné. -Tracer l’historique du déroulement du projet. Exigences propres au projet, les choix qui ont été retenus, les valeurs des paramètres, la durée de chaque tâche, les tâches réalisées et celles à faire, les versions des informations, les acteurs…etc. Base de données : produit processus de conception d ’un projet

14. Modèle générique Premier niveau de connaissance modèle processus de conception modèle produit Référentiels métier de domaine implémentation sur des domaines Dexième niveau de connaissance référentiel métier de domaine (produit) référentiel métier de domaine (prcs_concpt) modèle K produit (domaine 1) modèle K produit (domaine N) modèle pocessus modèle processus concpt (domaine 1) concpt (domaine N) implémentation sur des projets Bibliothèque de produits conçus Processus exécutés (procs_concept) Troisième niveau de connaissance représentation produit (projet v1) représentation produit (projet vN) processus processus concpt (projet v1) concpt (projet vN) Bibliothèque des projets Modèle de connaissances versionnées

15. Implémentation des opérateurs de C-K sur MULTI Principe de la théorie C-K Hatchuel A., Le Masson P., Weil B. Conception Espace concepts (C) Espace connaissances (K) Co-construire le produit et les connaissances qui le supportent. Propositions qui ont un statut logique d’un concepteur. Propositions qui n’ont aucun statut logique dans un espace K.

16. Les opérateurs de la théorie C-K Formulation d’un concept Disjonction Partition/Spécification/Validation C K Acquisition de connaissances dans l’espace K (consultation de bases de données, de plans d’expérience, d’expert, ...etc.). Décomposition ou regroupement de concepts Expansion par partition ou inclusion Expansion par déduction ou expérimentation Expansion par partition ou inclusion Expansion par déduction ou expérimentation C K Conjonction Activer/Découvrir/Expérimenter Transformer un concept en connaissances

17. Parameter 1..1 1..1 Has > 0..* 0..* Parameter_Instance id_param _inst Version Date_modif Project Concern > Value id_project Raison_modif Code 1..1 1..1 0..* 0..* Tolerance_interval Friability_induce State Signal Disjonction : Enrichissement du modèle produit par des éléments de connaissances pour que le concept assure les fonctions requises tout au long de son CDV. Les connaissances (espace K) ajoutent de l’information à la classe “article” (espace C) pour lui permettre une meilleure compréhension.

18. Experience feedback 1..1 1..1 * * 1..1 1..1 Task 1..1 1..1 Project Ressource de concerne Conjonction : Agrégation de connaissances à partir d’anciens projets sous forme de ressources pour le processus de conception Les ressources peuvent être exportées à partir de consultation d’experts, d’essais, de simulation, …etc. Réutilisation des connaissances relatives à un projet (espace C) pour enrichir la classe « tâche » (espace K)

19. Exemple de disjonction/conjonction appliqué au système de climatiseur automobile (Zouari 07). Enrichissement d’un processus de conception par des retours d’expérience du concept 306 Enrichissement du concept 307SE par des éléments de connaissance du processus de conception Exemple partiel d’une bibliothèque de projets

20. is component of Instance_Article 1..1 id_inst_art 1..* Article Version a Name Date modif id_article Reason_modif 1..1 1..* State Signal Expansion par partition ou inclusion MULTI se base sur une approche systémique qui résulte du cycle en V de l’ingénierie système les sous concepts héritent des composants d'autres concepts ou regroupent des composants pour faire un concept plus spécifique. Enrichir les modèles produit de domaine (espace K) par des éléments de connaissance en provenance du projet à concevoir (espace C). Le versionnement d’objet montre la partition ou l’inclusion des concepts

21. Task Has as entree Parameter id_task Code 1..1 1..1 0..* 0..* 1..1 1..1 Has > 0..* 0..* Parameter_Instance id_param _inst Version Date_modif Value Raison_modif Tolerance_interval Friability_induce State Signal Expansion par déduction ou expérimentation l'expansion des connaissances par déduction ou expérimentation résulte de leur instanciation. L’instanciation permet une auto expansion du référentiel de connaissance (espace K) Le versionnement des connaissances met en émergence l’expansion de K

22. Exemple d’expansion par partition appliqué au système de climatiseur Description d’un concept par sa partition

23. Exemple d’expansion par déduction appliqué au système de direction assistée Expansion du référentiel de connaissance à travers le versionnement

24. Le versionnement Dans un environnement de conception routinière collaborative, les connaissances sont continuellement modifiées par les acteurs. Le référentiel de connaissances va voir apparaître de nouvelles connaissances (actualisation, enrichissement...) et des modifications sur les anciennes (expansion, restriction, changement...). Grande diversité de la connaissance, très difficile à gérer. Versionnement des connaissances

25. Définition et objectifs Versionnement : Etudier la capacité de contrôler des modifications et leurs conséquences requises Maintenir des versions d'information sert quatre objectifs : • enregistrer l'historique de l'information afin d’éviter la répétition (bouclage) des opérations ; • permettre des changements de données sans références compromettantes aux versions précédentes de ces données ; • permettre l’inspection et la comparaison des versions ; • réutiliser des éléments de connaissances.

26. Types de versions Deux types de versions sont possibles : • Versions des classes : afin de tenir compte de l'évolution des classes, c.-à-d. les propriétés et les opérations qu'une classe contient peuvent être modifiées ou supprimées, voire de nouvelles propriétés peuvent être ajoutées • Versions d'instances : afin de tenir compte des modifications des propriétés dans les instances.

27. Alternatives C Dérivée C.v1 C.v2 Cv1.1 Cv2.1 Cv2.2 Cv2.1.1 Cv2.2.1 Cv2.2.2 Mécanismes de versionnement des K Modèle de présentation des versions d’instance Opérations sur les instances - Création d'une instance - Modification d'une instance - Suppression d'une valeur d'attribut - Suppression d'une instance Arbre de versions

28. C1v2.1 C1v2.0 C1 C1v2.2 Version majeure Ci C1v1.0 Civj.k Version mineure C2 C2v1.0 C2v1.1 Classification des versions de connaissances • Versions majeures : il y eu une modification importante au niveau des attributs de l’instance de la classe (versions originales ou mères). Elle est créée pour un nouveau type du concept ou à l’apparition d’une nouvelle technologie. • Versions mineures : créées à partir d’une version majeure, elles héritent des attributs de la version majeure mais avec des valeurs différentes.

29. implémentation sur des projets Processus exécutés (procs_concept) Troisième niveau de connaissance Bibliothèque des projets Bibliothèque de produits conçus représentation produit (projet X v1) représentation produit (projet Y vN) processus processus Processus de conception concpt (projet X v1) concpt (projet Y vN) modèle processus modèle produit (projet v1) Agrégation des modèles concpt (projet v1) produits à concevoir projet en cours Agrégation de connaissances Emprunter certains éléments de connaissances relatives aux produits déjà conçus et les intégrer dans les connaissances du produit en cours de conception. Agréger des parties des processus de conception déjà exécutés (tâches élémentaires de calcul sous forme de légende .xls ‘MS’, des ressources, etc.) et les intégrer entre les tâches d’exécution d’un nouveau processus de conception.

30. C1 C1.1 C1.2 C1.1.1 C1.2.1 C1.2.2 C2 C1.2.2.1 C2.1 Principe de l’agrégation des connaissances Evolution des versions issues d’une agrégation de connaissances

31. Créer Annoter C Valider Modifier Cv1 Cv2 Version Cv2 Révision (version temporaire) modifier Rv2.1 R.v1 Rv2.2 R.v2 Rv2.3 t1 t2 t3 R.v3 Cv2.1 Temps t1 t2 t3 t4 t5 Évolution des versions de K Création dynamique de révisions à partir d’une version de connaissances Après validation, la révision sera enregistrée dans la bibliothèque de projet en tant qu’une version les révisions se créent au cours de l’évolution dynamique du processus de conception à travers les modifications annotations

32. Paramètre externe Paramètre externe partagé T4 Paramètre interne T1 T6 Processus d’exe. Condition d’exe. Ressources Paramètre interne partagé Acteur T2 paramètres d’entrée Paramètres de sortie Formulation du processus de conception T3 T7 T5 Id_tâche Exemple scénario d’évolution du mécanisme de versionnement de connaissance • Externe : paramètre utilisé uniquement pour cette tâche. • Interne : paramètre issue de la sortie d’une autre tâche. • Partagé : paramètre d’entrée pouvant être utilisé pour autres tâches. matrice d’antériorité pour classer toutes les tâches sur le workflow

33. T11 T1 T12 T13 Exemple dynamique annotation validation annotation Créer Modifier validation validation   Version temporaire

34. Cas d’étude : climatiseur de voiture Évaporateur Compresseur Canalisations de vapeur Détendeur Canalisations de liquide Condenseur Filtre déshumidificateur

35. Puissance frigorifique Choisir compresseur a comme entrée : tâche : Paramètre réalise a comme sortie a comme tâche suivante concepteur Etablir le bilan thermique apport_cal_occupants climatiseur a comme entrée : tâche : Paramètre a comme entrée est composé T°&Hr ambiante a comme sortie chaleur :Param_externe :nature chaleur apport_murs Intensité_soleil calculer apport_cal_interne Q :Param_externe : tâche kilo Joul nécessite calculer apport_cal_externes : tâche a a comme sortie architecte nécessite a comme entrée véhicule caractérise apport_cal_murs : Paramètre Excel surface :ressource : Paramètre appliquée a caractérise Q=K.A.(To - Ti) diagramme psychro. Conductivité thermique responsable :règle :ressource : Paramètre matériaux Modélisation objet d’un processus de conception de climatiseurs Processus de conception Tâche 1 Calculer Tâche 2 Dessiner Tâche 3 Vérifier Tâche n Choisir

36. R 134a <A comme sortie Choisir détendeur : paramètre : tâche A comme tâche suivante> instance tâche Choisir compresseur choisir réfrigérant : tâche début: 11/10/02 <a choisir réfrigérant fin: 15/10/02 A comme sortie> : tâche état: en cours ODP a> : paramètre Version Est compose de Choisir non polluant GWP A comme sortie> V. 3 : tâche : paramètre raison: remplace R22 Prévention env. T° Choisir T° d’ébullition A comme sortie> Appartient a> : tâche : paramètre 307 HDI 307 Appartient a> : plateforme % : projet toxicité A comme sortie> : paramètre : tâche Versionnement des processus de conception

37. Objet Paramètre : volume Paramètre : cylindrée Paramètre : 0 Petite cylindrée, cyl<1.2 V11 Petit V10 Moyenne cylindrée, 1.2<cyl<1.6 V21 Moyenne cylindrée, 1.2<cyl<1.6 V21 Véhicule Moyen V20 Grande cylindrée, 1.6<cyl<1.9 V22 Grande cylindrée, 1.6<cyl<1.9 V22 Grand V30 T. grande cylindrée, cyl>1.9 V23 Versionnement en fonction de paramètres déterminants

38. Objet Paramètre Technologie Technologie Paramètre R22 V1.1.1 R134a V1.1.2 Moto Compresseur V1 P = 1 kW V1.1 R22 V1.2.1 Système de climatisation P = 1 kW V2.1 R134a V1.2.2 R134a V1.2.1 Compresseur attelé V2 P = 1,3 kW V2.2 CO2 V1.2.2 R134a V1.2.1 P = 1,5 kW V2.3 CO2 V1.2.2 Innovation par création d’un concept Versionnement suite à une innovation ou une loi

39. Projet Auteur Coauteur Est compose de 1..n Paramètre 0..n Génère Tâche Lecteur Rôle 0..n 1..n Expert Responsable 0..n Instance paramètre Relation Participant Version N° 0..n Diffuser Créer Acteur Groupe Annoter Valider Lire Modifier Dynamique des connaissances au cours d’un processus de conception (collaboration des acteurs) le responsable qui intervient au niveau du domaine le concepteur qui réalise les différentes tâches du processus de conception l’acteur qui donne une vue d’ensemble sur l’avancement du projet

40. fiche_établir dimensionnt CD_cataloque acteur_2 outil calcul acteur_3 acteur_1 DAO bilan canalisation entrée_paramètres lancer_calcul paramètre_sortie choisir_compresseur dimension_pression caractéristiques_compresseur demander_paramètre diamètres_canalisation_BP_HP demande_paramètre demande_paramètres_appareil_annexes lancer_calcul paramètre_sortie choisir_appareil_annexes caractéristiques_appareils_annexes paramètres_appareils_annexes dessiner_circuit_fluidique longueur_circuit_BP&HP entrée_paramètre lancer_calcul paramètre_sortie perte_charges verifier_puissance puissance

41. Petite article Projet 307 leg1.xls V 1 V 2 Grande Petite & vitres teintées Leg1.2.xls Leg1.1.xls paramètre Position_feuille ? Grande Leg1.21.xls réconciliation Projet 407 Grande & vitres teintées Exemple de versionnement et d’agrégation des connaissances

42. DISKOVER DISKOVER un outil de conception par le versionnement des connaissances Recueillir les éléments concernant le processus de conception Recueillir les éléments concernant le produit Réutiliser les connaissances Consulter les tâches du processus et leur état Consulter les paramètres du produit Assister les acteurs dans le déroulement du processus