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Graphes et
Explorations
Racine
Ce document appartient au Cycle de la Conception des Produits, des Catalogues et des
Entreprises. Il est le suite de Graphe
d’Exploration des Possibles.
Plan
Introduction
1. Les graphes de
sélection
2. Les graphes de composition
3. Les graphes de
complémentarité
4. La conception dans l’entreprise
5. Le graphe politique de l’entreprise
6. Les graphes
stratégiques du catalogue
7. Le graphe tactique de la conception
du produit.
Conclusion
Introduction.
Le graphe
d’exploration des possibles traduit une démarche
d'exploration. Sa manifestation graphique est un objet
récursif. Graphe arborescent, infini dans son
principe, il se manifeste par un ensemble fini de graphes arborescents
concrets. On peut commencer à les tracer par le haut (méthode
descendante) ou par le bas (méthode ascendante). L'important est de
commencer (démarche. Ces graphes communiquent entre eux par des liens
hypertextuels. Ils communiquent aussi avec des graphes descriptifs par
d'autres liens hypertextuels. On utilise donc trois catégories de
graphes:
Dans un principe de réutilisation,
caractéristique de la démarche opportuniste et
de la conception continuée , nous illustrerons notre
propos avec la pièce ou sous-ensemble levier, produit à concevoir fondateur de
la dynastie du levier. Nous l'avons décrite
à propos de la modélisation
fondamentale.
1. Les graphes de
sélection
Un graphe de sélection
décrit la dérive des solutions successivement envisagées,
abandonnées ou reprises par un concepteur pour aboutir à un
produit conçu ou à un constat
d'impossibilité. Il peut prendre la forme graphique d'une
arborescence ou la forme textuelle d'une liste
structurée .
1.1. Description
Le bref exemple que nous allons donner aura une
vertu pédagogique de simplicité mais pas
d'exhaustivité ni même de réalisme. Décrivons le
chemin parcouru entre le point de départ et la solution retenue dans un
projet de conception .
Nous supposons que la
dynastie a déjà été
conçue.
Plaçons-nous dans la conception d'un produit.
Il recevra le sous-ensemble levier à titre de
composant.
Focalisons-nous sur la sélection
d'une famille simple et d'une instance.
Cela montre que la conception d'une instance du
composant levier s'inscrit dans un cadre méthodologique (implicite ou
explicité) lié à l'existence de la dynastie du levier.
Les graphes de conception de la dynastie du levier sont beaucoup plus
complexes que ceux qui se limitent à choisir et instancier un membre de
la dynastie.
L'exemple donné ci-dessous est une
occurrence particulière du choix. Elle se
déroule dans un contexte où les contraintes
invoquées et les critères de décision adoptés sont
pertinents. Au cours de la conception complète du produit, il est
possible et même probable que la question du choix de la pièce ou
du sous-ensemble levier connaisse plusieurs occurrences. Cela est typique des
décisions réversibles même
quand le centre de décision est unique.
1.2. Choix de la pièce ou du sous-ensemble
levier
Le composant levier est une variante délibérée. Il
découle d'un raisonnement de conception.
Dans une optique de conception continuée, il
a fait l'objet d'une conception systématique de variété
pour satisfaire de nombreuses situations où il intervient comme composant. Il s'agit tantôt d'une pièce (rigide, d'un seul tenant) tantôt
d'un sous-ensemble pouvant comporter jusqu'à
4 pièces distinctes. Le raisonnement de conception de ce composant est
décrit succinctement dans la modélisation
géométrique fondamentale.
La dynastie
de composants
Les 18 familles
simples de la dynastie du levier réalisent le même ensemble de fonctions d'usage à savoir: translation horizontale, rotation, translation
verticale. Seules changent les modalités
concrètes de réalisation matérielle de ces fonctions
abstraites. Le schéma descriptif pièce levier correspond à la
famille 12 de la dynastie. L'axe de transformation
1 est vide sur la pièce levier et présent comme pièce
complémentaire. L'axe de rotation est vide sur la pièce levier
et matérialisé dans un cylindre séparé. L'axe de
transformation 2 a la modalité "lacunaire" sur la pièce levier.
Il s'agit d'un évidement dont le profil (sketch) correspond à la
forme enveloppe du déplacement d'une pièce
séparée.
Données du
problème
La pièce levier est en rotation autour de son axe central. Elle est
mise en mouvement par la translation horizontale du bouton-utilisateur. L'énergie du
bouton-utilisateur est transmise à la pièce levier par le premier axe de transformation. Elle
déplace, vers la droite ou vers la gauche, la partie supérieure
du levier. Nous l'appellerons bras 1 ou bras
supérieur. L'axe de transformation 1 est mobile dans la
pièce bouton-utilisateur. D'où la forme lacunaire, évidement en noir
à gauche, dans le bouton-utilisateur. Mais l'axe de transformation 1
est vide ou absent dans la pièce
levier. D'où sa forme circulaire
évidée, noire, en haut du bras supérieur. L'axe
existe matériellement, comme cylindre solide, dans la pièce 3. La translation horizontale de
l'axe fait pivoter le bras supérieur puisque l'axe de rotation central de la pièce
levier est fixe. En conséquence la
rotation est aussi celle du bras 2 ou bras
inférieur de la pièce
levier. Ce bras inférieur a pour fonction de transmettre une
poussée verticale au support de
solénoïde. La relation entre le bras inférieur et le
support de solénoïde est assurée par le second axe de transformation. Cet axe peut
être matérialisé par un cylindre plein dans la
pièce levier: familles 1, 4, 7, 10, 13, 16.
Il peut être vide et fixe dans la pièce levier: familles 2, 5, 8, 11, 14, 17. Cela implique donc qu'il
soit plein soit sur le support du solénoïde soit comme
pièce séparée. Le second axe de transformation peut aussi
se déplacer dans l'enveloppe matérielle de la pièce
levier. Dans ce cas, il prend la modalité lacunaire dans le levier.
Dans les schémas pièce levier
et fonction de la pièce levier nous
avons choisi de représenter la modalité lacunaire sur la
pièce levier et la modalité vide sur la pièce support de
solénoïde. Cela implique qu'il se matérialise dans un
cylindre plein séparé: la
pièce 5.
Contexte
A un
moment donné de la conception d'un boîtier de commande dans
lequel le levier intervient comme composant, la combinatoire des
modalités des axes sur le levier, le
bouton-utilisateur et le support de solénoïde ont
été fixée ainsi:
Objectif local
Trouver dans la dynastie du levier une famille simple
adaptée à ce contexte. Dans notre exemple, puisque la dynastie a
déjà été formalisée au cours d'une
conception préalable, le problème semble trivial. Il suffit de
chercher dans la liste les valeurs ordonnées: vide, vide, lacune. Dans
la dynastie, la famille simple numéro 12
correspond à cette définition contextuelle.
Contraintes
Mais cet objectif est
soumis à des contraintes. Il faut trouver dans la
famille concernée une instance dont les valeurs des paramètres
(diamètre du premier axe de transformation, longueur de bras
supérieur, diamètre de l'axe de rotation, angle entre les deux
bras, longueur de bras inférieur, profil de la forme lacunaire pour le
second axe de transformation, densité de matière,
épaisseur de matière) satisfasse toutes les contraintes:
position de l’axe de rotation, position du plan horizontal de
translation, position du plan vertical de translation, course du
bouton-utilisateur, course du support de solénoïde, espace
disponible pour le mouvement du levier.
On constate alors que
les contraintes se propagent dans le système que constitue l'ensemble
des pièces nommées en première lecture et candidates
à une sélection définitive. D'où l'importance de
la gestion des contraintes en conception. Et l'espoir que
représentent la programmation avec contraintes et les
modèles de décision par contraintes qu'elle
permet de développer.
Le graphe de
sélection
La précision
(résolution mathématique ) avec laquelle sera
tracé le graphe est fonction de l' instrumentation de
la conception. Elle n’est pas sans lien avec la
résolution psychologique , réelle et non pas
spectaculaire, dans l’entreprise.
Formalisation
Tout ce que
nous avons rédigé ci-dessus correspond à des
branches non explicitées du graphe d'exploration des
possibles, ou à une forme littéraire de ce graphe. Il faut
d'ailleurs se garder d'une logique de tout ou rien. Sinon il n'y aura jamais
de graphe ni de capitalisation. Mais toute formalisation, même partielle
et locale, peut servir de base pour un développement ultérieur.
Surtout quand un problème manifeste un degré de
répétitivité qui amène à fantasmer sur le
paramètrage en CAO. Ce fut justement le cas
de la pièce levier à Télémécanique.
Dans
notre exemple. Au point où nous en sommes restés de notre
exposé du problème, on peut imaginer que le graphe va
décrire le choix de la pièce dans la famille simple. Il reste
des degrés de liberté pour fixer définitivement la
longueur des bras, l'angle entre les bras et la position exacte de l'axe de
rotation. Plus le bras inférieur sera long, plus sa rigidité
exigera une forte épaisseur de matière autour de la forme
lacunaire (évidement). Plus cette épaisseur est grande, plus
s'accroissent l'encombrement, le poids et le risque de télescopage avec
d'autres pièces. Le graphe décrit donc la succession des
hypothèses envisagées, leurs conséquences sur telle ou
telle pièce, la raison de leur abandon et les raisons de
l'élection de la solution retenue à ce point du raisonnement de
conception.
2. Les graphes de composition
Les graphes de composition ne seront pas
développés dans cet article. La raison en est qu’ils
tendent à être, le plus souvent, intégrés dans les
logiciels de CAO. Nous avons d’ailleurs participé à cette
intégration.
Il faut comprendre que les graphes de
composition interviennent à toutes les échelles:
Le
schéma la pièce levier est un
exemple caricatural de graphe de composition. Le modèle de CAO est
réalisé, ici, avec les outils graphiques d'un logiciel de
traitement de texte.
3. Les graphes de
complémentarité
Les graphes de
complémentarité sont associés à des
graphes de composition .
Les graphes de
composition décrivent un produit de manière exhaustive. Les
graphes de complémentarité ne mentionnent que les
parties (pièce, détail ou forme
multi-fonctionnelle) qui entretiennent des relations
particulières avec d'autres pièces (mouvement,
guidage, usure, tolérance, position relative). Ils s'efforcent de
nommer ou de définir le type de relation qu'entretiennent chaque couple
ou chaque ensemble de pièces ou de parties non isolables.
Les schémas fonction de la
pièce levier et analyse fonctionnelle
du produit sont des exemples simplissimes de graphes de
complémentarité .
C'est un graphe de
complémentarité qui explique que lorsque l'axe de transformation
numéro deux prend la modalité "lacunaire" sur la pièce
levier et la modalité "vide" sur le support de solénoïde il
doit prendre la modalité "plein" dans une pièce
complémentaire.
Ces graphes peuvent alimenter des moteurs
d'inférence dans des logiciels d'aide à la conception
(IAO). Nous espérons que notre exemple aura
montré l'intérêt d'une analyse sous
contraintes tournée vers l' explicitation de
l’autonomie en vue d'un logiciel d’ aide à
la coopération . Car, même quand le concepteur est seul,
on peut le considérer comme un réseau de centre de
décisions représentés par autant d'
agents coopératifs spécialisés.
4. La conception de l'entreprise
Dans une logique de conception continuée
, adoptée par une organisation apprenante,
la démarche opportuniste ne s'applique pas seulement
au niveau opérationnel de la conception individuelle.
Dans une problématique de conception
collective , la démarche opportuniste ne se limite pas non
plus au seul niveau tactique de l'équipe de projet. La démarche
concerne tous les niveaux d’organisation de
l' entreprise. Ce n'est plus seulement de conception de
produit que nous parlons.
Dans une logique cherchant le
confinement de l'exécution dans un cadre de
dépendance , on peut hiérarchiser les niveaux de
décision dans l'entreprise. Ainsi, les décisions
stratégiques définissent la politique à long
terme, les décisions tactiques se situent dans un
horizon de 6 à 18 mois tandis que les décisions
opérationnelles assurent la flexibilité quotidienne.
Cette coupure radicale entre décision et
exécution ne reflète ni le vécu
interne de la conception ni la très forte
instabilité actuelle des structures ou des limites de
l'entreprise. Dans les environnements très fluctuants, il semble
nécessaire de lui substituer une logique de l' action
collective instrumentalisée par des logiciels facilitant les
décisions réversibles .
Dans une
perspective de réingénierie, les graphes d'exploration des
possibles concernent la conception de l'entreprise par
elle-même. Les graphes se distinguent alors par leur horizon temporel et
le niveau d’organisation concerné: graphe
politique , graphe stratégique ,
graphe tactique .
5. Le graphe
politique de conception de l’entreprise.
Au plus
haut niveau, le graphe politique relie les positions possibles de
l’entreprise sur le marché. Il s’agit d’un
graphe de sélection . Une seule terminaison de
l’arbre reflète la situation actuelle de l’entreprise.
C’est le graphe de conception de l’entreprise par la Direction
Générale.
Des liens d’hypertexte et des mots
de passe permettent, aux personnes autorisées, de naviguer du graphe
schématique aux documents explicatifs. Les branches qui dérivent
d’un tronc représentent des hypothèses alternatives qui
font l’objet d’une réactualisation permanente. Il
s’agit de “veille politique”.
A une date
donnée, l’entreprise occupe une position et une seule. Les
valeurs de chaque position sont assimilables à celles d’une
matrice des gains en théorie des jeux . La direction
générale s’efforce de tenir la position qui lui parait la
plus favorable. Les étages de foisonnement des hypothèses
représentent les concurrents majeurs, les clients leaders, les
principaux fournisseurs, les tendances de l’évolution
technologique, les agrégats et les indicateurs mondiaux. Les
coefficients de différenciation à chaque fourche sont fonction
de la multiplicité des valeurs retenues pour les actions des joueurs ou
les états de la nature.
Comme l’entreprise
n’occupe qu’une position à la fois, le reste du graphe peut
rester confidentiel pour les organisations englobées. Mais chaque fois
qu’une décision de la direction provoque un changement de
position politique, à défaut de diffuser le graphe in extenso,
un ordre du jour sur le front des troupes décrit la nouvelle position
à tenir ou à conquérir.
o
6. Les graphes stratégiques du catalogue des produits.
Au second niveau d’organisation, trois graphes
stratégiques développent les conséquences possibles de la
position de l’entreprise. La Direction Industrielle, la Direction du
Marketing et celle de la Recherche & Développement. Ces graphes
dérivés alimentent le graphe politique qui les
synthétise. Ce sont aussi des graphes de
sélection puisqu'une seule terminaison de l’arbre
reflète l’action courante de l’entreprise.
Les graphes stratégiques concernent la conception du catalogue des produits et des services vendus à
la clientèle. Les hypothèses sont relatives aux ressources
industrielles de l’entreprise et de ses partenaires, aux besoins de la
clientèle et aux possibilités de la technologie.
Le graphe “marketing” formule les hypothèses
d’action, de réaction et de dialogue qui segmentent au mieux la
clientèle. Le graphe “industriel” développe des
variantes d’utilisation, de développement et de migration des
ressources industrielles. Le graphe “R&D” explore les
possibilités d’utilisation des technologies émergentes
dans de nouveaux produits ou pour rajeunir les anciens.
Formellement, les trois graphes pourraient ne faire qu’un
seul arbre. Tous confrontent le catalogue actuel à
l’évolution de leur domaine d’observation. La confrontation
et la conciliation des points de vue aboutit à une
position commune. Idéalement, une seule terminaison de l’arbre
reflète la stratégie commune de l’entreprise. C’est
le graphe de conception du catalogue ou de l'offre de
l’entreprise. La position dans l’arbre correspond
à une décision de modification du catalogue par ajout, retrait
ou modification de produit ou de service. La terminaison courante du graphe
des possibles est la définition du produit à
concevoir . C’est le cahier des charges
évolutif de la conception simultanée du produit, du
process et de l’usage .
Sociologiquement, il y a
trois graphes puisqu’il y a trois directions ou trois
décideurs. Au niveau stratégique, la
division technique du travail ressemble beaucoup à une
division sociale du travail . Quand on analyse les causes
profondes de cette triplicité on se demande si certaines entreprises ne
tendront pas à séparer ces trois
activités. Les métiers ont été
créés par la croissance de l’entreprise sur un
marché de vendeurs . Ils se sont fortement
différenciés. Une récession pourrait consommer leur
divorce et l’ implosion de la grande entreprise. A
moins que le partenariat avec les clients leaders ne modifie
considérablement le fonctionnement interne. Dans les deux cas on serait
dans un marché d’acheteurs
.
7. Le graphe tactique de la conception du produit.
Au niveau tactique, le graphe d’exploration des
possibles est l’ensemble des arborescences qui retracent les
choix menant à la définition du produit à
concevoir comme à celle du produit
conçu .
Il ne doit pas être confondu avec
la méthode descendante de conception du produit qui se
manifeste par des graphes de composition décrivant une
structure statique. Les deux types de graphes sont construits en
parallèle et reliés par des liens d’hypertexte.
Le graphe d’exploration mentionne les questions que
l’on se pose et les hypothèses que l’on
formule. Quand on abandonne une position du champ des possibles on
mémorise la conception descendante du produit. Un lien hypertexte relie
la position abandonnée aux documents décrivant
l’état de la conception (SGDT).
Quand on abandonne
une position, on revient à une zone inexplorée. Une partie de la
description du produit reste valable. Avec une bonne méthodologie de
construction, certains modèles de CAO peuvent être
dupliqués pour réutilisation. Un ensemble de
copier-coller fournit le nouveau graphe de composition. Et la démarche
se poursuit...
Conclusion
Reprenons
l’image de la cartographie marine. Tout projet de
produit est productif, sur le plan des
connaissances, si on garde la trace des cheminements et
s’il améliore la connaissance du champ des possibles. Avec la
méthode dichotomique , on apprend autant d'un
échec que d'un succès. Nous ne prétendons pas que l'on
gagne autant.
Rappelons-nous les ingénieurs
découvrant que 80% de leurs innovations avaient déjà
été étudiées dans le passé.
Considérons une entreprise spécialisée dans son domaine
de compétence. Elle cherche à saturer le champ des possibles
pour les besoins de sa clientèle partenaire. La
productivité d’un projet qui débouche sur
une impossibilité est égale ou supérieure à celle
d’un projet qui "invente" un produit déjà conçu 5
ans plus tôt. Car l'un fournit une connaissance tandis que l'autre
aurait pu être évité. Un projet ne doit pas être
évalué par la quantité de bruit et de fureur qu’il
a généré dans l’entreprise. Sa valeur réside
dans la connaissance qu’il produit et l’information qu’il
délivre.
Revenons au “Trésor de Rackham le
Rouge”. Tintin et ses amis ont couru des aventures passionnantes. Le
graphe des cheminements indique des allers et retours. A priori ils ne sont
pas inutiles. On trouve parfois ailleurs le recul ou l’inspiration. Mais
les cheminements sont inutiles quand le graphe politique, inconnu du
concepteur, mentionne l’existence du globe terrestre au Château de
Moulinsart. Imaginez que Nestor ait caché au capitaine l'existence du
trésor à Moulinsart. La productivité du projet aurait
été négative. Autrement dit, la circulation de
l'information dans l'entreprise et la trace des cheminements passés
sont des conditions du raccourcissement des cheminements futurs.
La carte des possibilités et impossibilités
rencontrées est un merveilleux outil de dialogue
avec la clientèle. La lecture conjointe des expériences
passées capitalisées est une excellente manière de
constituer des équipes mixtes. La spécialisation est le meilleur
moyen d’explorer avec elle son besoin et la manière de le
satisfaire. Sans échapper aux contraintes de la valeur
d’échange, le graphe d’exploration des possibles est un
outil de partenariat. Il permet d’améliorer ensemble la valeur
d’usage des produits de la conception.
Auteur
Créé le 5 Avril 1999
Compléments
Définitions
Les
termes en gras sont définis dans le glossaire
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