1 Proposition de mécanismes de versionnement et d’agrégation des connaissances de domaine en conception de produits industriels Directeurs : Pr. Michel Tollenaere G-SCOP/INPG Pr. Aref Maalej LASEM/ENIS/US Codirecteur : Dr Habib Ben Bacha LASEM/ENIS/US US Route de l'aéroport km 0.5 - 3029 Sfax Tél. : 74 240 678 / 74 240 986 - Fax : 74 240 913 URL : http://www.uss.rnu.tn INPG, 46 Av. Félix Viallet , 38031 Grenoble Cedex Tel: 04 76 57 43 20 / Fax : 04 76 57 46 95 http://gilco.inpg.fr ENSG I
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1 Proposition de mécanismes de versionnement et dagrégation des connaissances de domaine en conception de produits industriels Directeurs :Pr. Michel TollenaereG-SCOP/INPG.
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Proposition de mécanismes de versionnement et d’agrégation des connaissances de domaine en
conception de produits industriels
Directeurs : Pr. Michel Tollenaere G-SCOP/INPGPr. Aref Maalej LASEM/ENIS/US
Codirecteur : Dr Habib Ben Bacha LASEM/ENIS/US
US Route de l'aéroport km 0.5 - 3029 SfaxTél. : 74 240 678 / 74 240 986 - Fax : 74 240 913
• 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
Plan de la présentation
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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.
Contexte des travaux
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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.
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
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Les phases amont à la CAO
5
Conception véhicule
Conception sous systèmes
Conception organes
Conceptioncomposants
Réalisationcomposants
Intégrationcomposants
Intégration organes
Intégration sous systèmes
Intégration & qualification
véhicule
STB
STG
STD
STR
Plan de tests
Résultats
fournisseur
Schéma issu de l ’ingénierie système [PSA 99]
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Typologie de la conception
Conception
Conception routinière Conception nouvelle
Produit de complément
de gamme
Produit de remplacement
Produitnouveau pourl’entreprise
Produitnouveau surle marché
Conception innovante
Conceptioncréative
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Concepts existants (fournisseurs)
Autres systèmes conçus
Dimensionnement et intégration => conception
routinière
Système à dimensionner et à intégrer parmi d ’autres
systèmes
Consiste à choisir parmi plusieurs concepts établis, et paramétrer celui retenu tout
en l’intégrant dans le système
La structure et les fonctions du produit sont connues au départ.
Conception routinière
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Problématique de la recherche
Etudier les modèles de versionnement et d'agrégation de connaissances de domaine en conception de produits
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…)
Manque de systèmes de conception qui puissent être enrichis et modifiés pour prendre en compte de nouvelles technologies tout en réutilisant les concepts fonctionnels
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
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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 de schémas de BD [Odberg, Franconi, Ferrandina, Bounaas, etc.]
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Modèles de connaissances de MULTI
Générique
Domaine
Projet
Produit Processus
Architecture instancié du produit & valeurs et état des paramètres & versionnement
Historique de conception (processus instancié) & traçabilité & suivi de l ’avancement & retour d ’expérience
Architecture du produit QFD & contraintes & situations de vie
Modèle générique pour décrire un produit en conception
Modèle générique pour décrire un processus de conception
Processus de conception du domaine et connaissances sur les tâches
1 ère instanciation
2 ème instanciation
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ComposantsComposants
RV
Organes
Composants
Véhicule
Sous systèmes véhicule
Organes
Organes
Composants Composants
. . .
. . .
Conception véhicule
Conceptionsous systèmes
Conception organes
Conceptioncomposants
Réalisation composants
Intégrationcomposants
Intégration organes
Intégration sous système
Intégration & qualification
véhicule
Modélisation des connaissances génériques sur le produit et le processus de conception
Décrire le niveau générique des connaissances relatives à un produit et à un processus de conception.
Produit : paramètres, articles, sous systèmes, caractéristiques, parties, contraintes...Processus de conception : tâches, acteurs, règles, rôles, conditions d’exécution…etc.
Premier niveau de connaissances
est composé de
est composé de
fonction
est identifié par>
est associé à>
Paramètre
situation de vieSystèmes
1..*1..*
0..*
0..*
1..*
1..*
1
1..*
catalogue
est défini par>
0..*
1..*
< est contraint par
1..*
1
Modèle de classes UML du 1er niveau
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Modélisation des connaissances du domaine
Décrire les connaissances propres et le mode d’exécution du processus de conception pour un domaine technique spécifique
Deuxième niveau de connaissances
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.
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Troisième niveau de connaissances
Base de données : produit processus de conception d ’un projet
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.
<<Projet>>Peugeot 307 HDI
<<Projet>>Citroën C5 HDI
<<Projet>>Peugeot 206 CC
<<Paramètre>>masse sur roue
<<Paramètre>>apports calorif.
<<Paramètre>>température
<<Paramètre>>Puissance frigo.
<<Paramètre>>pression maxi
<<tâche>>Choisir_compresseur
<<instance tâche>> n°1
<< instance tâche >> n°2
<< instance tâche >>n°3
<< instance tâche >>n°4
<< instance tâche >>n°5
Débutée le 29 mars à 10hEtat : à faire
<< instanceparamètre>> n°1
=80
<< instanceparamètre >> n°2
=85
=87
=122
Valeur =---
<<tâche>>Dimensionner le détendeur
<<tâche>>Tracer_cycle_frigo_clim.
A en sortie >
Est associée à >
Est associée à >
Projet Instance paramètre
Instance tâcheParamètre
Tâche1
1..*
1..*
1..*
1..*1 1
0..*
A en entrée >
Est associée à >
<< instanceparamètre >> n°5
<< instanceparamètre >> n°4
<< instanceparamètre >> n°3
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.
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Modèle de connaissances versionnées
Bibliothèque des projetsBibliothèque de produits conçus
Dans un environnement de conception routinière collaborative, les connaissances sont continuellement modifiées par les acteurs.
Grande diversité de la connaissance, très difficile à gérer.
Versionnement des connaissances
Le versionnement
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Versionnement : Etudier la capacité de contrôler des modifications et leurs conséquences requises
• 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.
Maintenir des versions d'information sert quatre objectifs :
Définition et objectifs
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• 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.
Deux types de versions sont possibles :
Types de versions
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Mécanismes de versionnement des K
C
C.v1
Cv1.1
C.v2
Cv2.1 Cv2.2
Cv2.2.1Cv2.1.1 Cv2.2.2
Alternatives
Dér
ivée
Arbre de versions
Opérations sur les instances- Création d'une instance- Modification d'une instance- Suppression d'une valeur d'attribut- Suppression d'une instance
Modèle de présentation des versions d’instance
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C1
C1v1.0
C1v2.0
C1v2.1
C1v2.2
C2v1.0C2 C2v1.1
Ci Version majeure
Version mineureCivj.k
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.
Classification des versions de connaissances
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Agrégation de connaissances
projet en cours
Bibliothèque des projets
Bibliothèque de produits conçus
représentation produit(projet X v1)
représentation produit(projet Y vN)
Processus exécutés (procs_concept)
processusconcpt (projet X v1)
processusconcpt (projet Y vN)
modèle produit (projet v1)
Processus de conception
modèle processus concpt (projet v1)
produits à concevoir
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.
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Principe de l’agrégation des connaissances
C1
C1.1
C1.1.1
C1.2
C1.2.1 C1.2.2
C1.2.2.1C2
C2.1
Evolution des versions issues d’une agrégation de connaissances
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Évolution des versions de K
Cv2
Rv2.1
Rv2.2
Rv2.3
t1 t2 t3
modifier
Création dynamique de révisions à partir d’une version de connaissances
les révisions se créent au cours de l’évolution dynamique du processus de conception à travers les modifications annotations
Version
Révision (version temporaire)
C
Cv1 Cv2
R.v1
R.v2
R.v3
Cv2.1
t1 t2 t3 t4 t5
Créer
Annoter
Valider
Modifier
Temps
Après validation, la révision sera enregistrée dans la bibliothèque de projet en tant qu’une version
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Formulation du processus de conception
Id_tâche
paramètres d’entrée
Paramètres de sortie
Acteur Ressources
Processus d’exe. Condition d’exe.
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
T1
T4
T3
T2
T5
T6
T7
Paramètre externe
Paramètre externe partagé
Paramètre interne
Paramètre interne partagé
Exemple scénario d’évolution du mécanisme de versionnement de connaissance
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Créer
T1
T13
T12
T11
annotation
Modifier
validation
Version temporaire
annotation
validation
validation
Exemple dynamique
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Cas d’étude : climatiseur de voiture
Condenseur
Compresseur
Filtre déshumidificateur
Évaporateur
Détendeur
Canalisations de liquide
Canalisations de vapeur
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Modélisation objet d’un processus de conception de climatiseurs
véhicule architecte
responsable matériaux
Q=K.A.(To - Ti):règle
:nature
chaleurapport_mursQkilo Joul
T°&Hr ambiante :Param_externe
Intensité_soleil
diagramme psychro. :ressource
Excel surface
caractérise
Conductivité thermique
caractérise
nécessite
nécessite
appliquée a
a
calculer apport_cal_interne
concepteur climatiseur apport_cal_occupantsEtablir le bilan thermique
: tâche
est composé
réalise
Choisir compresseur
a comme tâche suivante
Puissance frigorifique
: Paramètre
a comme sortie
a comme entrée: tâche
: Paramètre
: tâche
calculer apport_cal_externes: tâche
:Param_externe
a comme entrée
a comme sortie
a comme entrée
chaleur
a comme sortiea comme entrée
apport_cal_murs: Paramètre
:ressource
: Paramètre
: Paramètre
Tâche 1
Tâche 2
Tâche 3
Tâche n
Processus de conception
Calculer
Dessiner
Vérifier
Choisir
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: tâche
Choisir non polluant: tâche
Choisir T° d’ébullition: tâche
toxicité
ODP: paramètre
GWPA comme sortie>
T°
Choisir détendeur: tâche
Choisir compresseur
: tâche
R 134a: paramètre
choisir réfrigérant: tâche
Est compose de
A comme sortie>
A comme tâche suivante>
<A comme sortie
instance tâche
choisir réfrigérantdébut: 11/10/02fin: 15/10/02état: en cours
<a
V. 3raison: remplace R22Prévention env.
Version
a>
307 HDI: plateforme
307: projet
Appartient a>
Appartient a>
: paramètre
: paramètreA comme
sortie>
A comme sortie>
%
: paramètre
Versionnement des processus de conception
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Versionnement en fonction de paramètres déterminants
Véhicule
Petit V10
Grand V30
Petite cylindrée, cyl<1.2 V11
Moyenne cylindrée, 1.2<cyl<1.6 V21
Moyen V20Moyenne cylindrée, 1.2<cyl<1.6 V21
Grande cylindrée, 1.6<cyl<1.9 V22
T. grande cylindrée, cyl>1.9 V23
Grande cylindrée, 1.6<cyl<1.9 V22
Objet Paramètre : volume
Paramètre : cylindrée
Paramètre : 0
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Paramètre
Système de climatisation
Moto Compresseur V1
Compresseur attelé V2
P = 1 kW V1.1
P = 1 kW V2.1
P = 1,3 kW V2.2
P = 1,5 kW V2.3
R134a V1.1.2
R22 V1.2.1
R134a V1.2.2
R134a V1.2.1
CO2 V1.2.2
R134a V1.2.1
CO2 V1.2.2
Technologie ParamètreObjet
R22 V1.1.1
Technologie
Innovation par création d’un concept
Versionnement suite à une innovation ou une loi
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Dynamique des connaissances au cours d’un processus de conception (collaboration des acteurs)
Modifier
Lire Valider Annoter
DiffuserCréer
Relation
Tâche Rôle
Responsable Expert
Lecteur
Auteur Coauteur
Acteur Groupe
ParticipantVersion N°
Paramètre
Projet
1..n
0..n
0..n
0..n
0..n 1..n
Est compose de
Génère
Instance paramètre
gestionnaire_ projet lancer_projet
choisir produit choisir_processus
acteur_projet
executer_tâche
choisir_domaine
expert renseigner_domaine
le responsable qui intervient au niveau du domaine
le concepteur qui réalise les différentes tâches du processus de conception l’acteur qui donne
Exemple de versionnement et d’agrégation des connaissances
Projet 307
Petite &
vitres teintées
V 1
Leg1.1.xls
Grande
V 2
Leg1.2.xls
Grande &
vitres teintées
réconciliation
?paramètre Position_feuille
Leg1.21.xls
Projet 407
Grande
Petite article
leg1.xls
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DISKOVER un outil de conception par le versionnement des connaissances
DISKOVERRecueillir les éléments concernant le processus de conception
Recueillir les éléments concernant le produit
Réutiliser les connaissances
Consulter les tâches du processus et leur étatConsulter les paramètres du produitAssister les acteurs dans le déroulement du processus
43
44
45
46
47
48
49
50
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Conclusion
Les versions peuvent être créées soit en faisant des modifications sur les connaissances du processus de conception (nouvelle méthode de traitement) ou sur les connaissances du produit (nouvelle technologie).
Des révisions peuvent être créées au cours de l’exécution du processus de conception à travers les annotations et les validations entre les acteurs.
Un troisième mode de création de version est d’agréger des connaissances à partir d’autres processus de conception ressemblant à celui en cours d’étude.
Le but de créer des versions de connaissances est de faciliter leur réutilisation.
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Perspectives
Améliorer la performance de DISKOVER en tant qu’outil d’aide à la conception
Mettre en œuvre l’outil DISCOVER sur plusieurs processus de conception
Etudier la pertinence du modèles dans des contextes de conception non routinière.
Etudier la pertinence du versionnement sur les processus de fabrication (conception intégrée)