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19meCongrs Franais de Mcanique Marseille, 24-28 aot 2009

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Exemple denseignement de lingnierie collaborative dans lecadre de projets techniques

X.GODOTa, P.MARTINb, A.SIADATc, G.MOROZd

a. Ingnieur dtudes au Centre Arts et Mtiers ParisTech de Metz )([email protected])

b. Professeur des Universits au Centre Arts et Mtiers ParisTech de Metz et Directeur du Laboratoire de

Conception, Fabrication et Commande (LCFC)([email protected])

c. Maitre de confrence au Centre Arts et Mtiers ParisTech de Metz ([email protected])

d. Professeur (PREN) au Centre Arts et Mtiers ParisTech de Chlons en Champagne

([email protected])

Rsum :

Compte-tenu des nouveaux enjeux industriels, l'ingnierie collaborative devient incontournable. Cependant,

ces deux mots sont bien souvent nigmatiques car ils ne trouvent un sens qu travers le contexte auquel ilssont associs. Cest notamment ce qui rend difficile et dlicat son enseignement. Aussi, travers cet article,

nous proposons dy apporter un regard concret que nous illustrerons partir du projet de dploiement de

lingnierie collaborative au sein de notre Ecole : Arts et Mtiers ParisTech.

Abstract :

Today, collaborative engineering is an inescapable tool for companies. But those two words are even

enigmatic. Indeed, they find a definition in the context in which they are associated. That is why it is so

difficult to teach this concept. So, thanks to this article, we wish bringing a concrete point of view on this

field. We will illustrate it from the Arts et Mtiers ParisTech collaborative engineering project.

Mots clefs: ingnierie collaborative, enseignement, projets techniques

1 Prsentation

Voila plusieurs annes que le concept dingnierie collaborative sest dvelopp au sein des entreprises afin

daccroitre leur comptitivit et ainsi faire face une concurrence de plus en plus dure. Bien entendu, elle ne

constitue pas lunique rponse la rudesse du contexte conomique, mais elle y contribue indniablement.

Pour preuve, le nombre croissant de grandes entreprises y ayant recours et le nombre encore plus important

doutils informatiques ddis. Mais, que se cache-t-il derrire ce concept qui semble si prometteur ?

De manire gnrale, lingnierie collaborative ou gestion collaborative du cycle de vie du produit

permet aux diffrentes entits de lentreprise departager la connaissance aux diffrents stades du cycle devie d'un produit (Analyses, Conception, Industrialisation, Fabrication, , Maintenance, Recyclage). Bien

entendu elle permet un travail distant (entreprise tendue). Par consquent, son primtre est trs large et il

offre une couverture fonctionnelle trs tendue. Aussi, nous ne traiterons dans cet article que de la premire

phase du dploiement de lingnierie collaborative Arts et Mtiers ParisTech. Son primtre est donc limit.

Cest pourquoi nous allons dfinir le contexte et les objectifs de cette premire phase de dploiement.

1.1 Lingnierie collaborative : dfinition et cadre dutilisation

Ainsi, le contexte auquel nous ferons rfrence au cours de cet article sappuie sur lune des grandes

spcificits dArts et Mtiers ParisTech : la gestion quotidienne de projets forte dominante technique et

scientifique. Derrire le mot projet , nous entendons conception de produit ou tude. En effet, tout au long

de leur formation, chaque tudiant est amen participer ou grer plusieurs projets faisant appel

lensemble des disciplines techniques et scientifiques qui lui sont enseignes. Bien videmment, il sagit

gnralement de projets caractre collaboratif dont la dure de vie peut allgrement dpasser lannescolaire (notons que ce contexte est relativement proche de celui dune entreprise de type PME). Par

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consquent, dans ce cadre de travail, lingnierie collaborative est lensemble des mthodes de travail

permettant de :

Capitaliser lensemble des donnes valides rattaches chaque projet,

Capitaliser galement lhistorique du projet sur toute sa dure de vie (choix de conception,

dcisions),

Organiser lensemble des tches ncessaires la cration des donnes rattaches un projet

(dfinition et rpartition),

Planifier et optimiser lexcution de ces tches afin de minimiser le temps allou leur ralisation.

Bien sr, cet ensemble de spcifications doit tre compatible avec les mthodes de travail imposes

par le projet (en dautres termes, les processus de dveloppement de produits ou ceux rattachs une

tude). Elles doivent galement permettre une utilisation optimale des outils informatiques gnrant

les donnes de chaque projet. Par consquent, la mise en uvre de lingnierie collaborative ne

pourra se faire qu la condition de trouver le meilleur compromis entre le trinme

collaboration/processus projet/spcificits des outils.

Enfin, rappelons quil existe un certain nombre doutils spcifiques permettant de rpondre aux besoins

collaboratifs de projets tels que ceux que nous ralisons. Ils sont gnralement classs en deux catgories :

Les outils de communication synchrone (exemple : les logiciels de visioconfrence)

Les outils de communication asynchrone (parmi lesquels se trouvent les Systmes de Gestion de

Donnes Techniques)

Notons pour ces derniers quils sont de trs loin les plus chers et les plus dlicats mettre en uvre car, pour

les plus performants, ils ambitionnent de grer lintgralit des donnes circulant dans une entreprise

travers leur base de donnes et son systme dinformation. Or, cela implique quils sintgrent au savoir-faire

des utilisateurs ainsi qu leurs outils habituels. Par consquent, leur mise en uvre ncessite

immanquablement un paramtrage rsultant dune formalisation rigoureuse des mthodes de travail et le

dveloppement de connecteurs spcifiques permettant de communiquer avec les outils dj utiliss par

lEtablissement (ou lentreprise). Leur mise en uvre ncessite donc de suivre imprativement un processusplus ou moins long et coteux. La figure 2 prsente ce processus.

Figure 2 : processus de mise en uvre dun logiciel de communication asynchrone.

2 Dploiement de lingnierie collaborative Arts et Mtiers ParisTech [1]Arts et Mtiers ParisTech regroupe actuellement huit Centres et trois Instituts rpartis sur tout le territoire.

Lensemble accueille 4500 tudiants en 2me

et 3me

cycle (dont 400 tudiants trangers). Ainsi, elle dlivre

un millier de diplmes par an. Les formations sont dispenses par 380 enseignants permanents et 260

chercheurs permanents. Ils sont pauls par 600 personnels techniques et administratifs.

2.1 Notre projet dingnierie collaborativeIl fait suite plusieurs projets intercentres qui se sont drouls partir de 2000. Ceux-ci ont essentiellement

permis de mettre jour les problmes inhrents lingnierie collaborative et dexprimenter des mthodes

de travail adaptes. Bref, dacqurir une premire exprience dans ce domaine. Ainsi, grce ces

expriences de terrain , lanne 2004 vit la cration du projet dingnierie collaborative dArts et

Mtiers ParisTech . Lobjectif affich de ce projet est de proposer une formation en ingnierie collaborative

lensemble des tudiants de lEcole. Celle-ci doit tre thorique (concepts) mais galement et pratique

(mise en uvre en projets). Comme la plupart des donnes que nous crons ou que nous traitons dans nos

projets sont des donnes numriques, il tait indispensable de doter chacun des huit Centres de lEcole dunaccs une plate-forme numrique dingnierie collaborative, cette dernire devant tre quipe de deux

logiciels : lun de communication synchrone (type visioconfrence) et lautre de communication asynchrone

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(SGDT). Pour information, le choix du second logiciel a t essentiellement fait sur deux critres qui nous

garantissaient une mise en uvre rapide. Ces deux critres sont : un niveau dintgration maximum entre le

SGDT et notre logiciel de CAO et un paramtrage prdfini du SGDT qui soit orient vers lactivit de

conception de produits mcatroniques (ce paramtrage est appel modle de donnes ). Lditeur de notre

logiciel de CAO proposait justement un SGDT pr-paramtr rpondant globalement nos besoins. Par

consquent et dans un premier temps, nous pmes nous affranchir du processus de mise en uvre prsent

dans le chapitre prcdent ce qui nous a permis dexploiter notre plate-forme en un temps record. De plus, cemodle de donnes prdfini et fourni par lditeur du SGDT nous dchargeait des oprations de

maintenance et de mise jour lors des changements de versions du logiciel. Ceci tant dit, prcisons tout de

mme que ce choix nexplique pas lui seul le succs de ce dmarrage. En effet, les collgues du Centre de

Chalons en Champagne avaient dj acquis une grande exprience concernant le dploiement de ces logiciels.

Celle-ci fut bien videmment dcisive.

Concrtement, ce projet nous a dores et dj permis de mettre en place les lments suivants :

Du point de vue matriel, chaque centre dispose dune salle quipe dune quinzaine de postes

clients connects la plate-forme dingnierie collaborative hberge par le Centre de Chalons en

Champagne.

Du point de vue de la formation, chaque Centre dispense deux heures de cours et quatre heures detravaux pratiques en premire anne ainsi que deux heures de cours et huit heures de travaux

pratiques en deuxime anne.

Du point de vue de lutilisation hors formation, chaque centre a la possibilit de recourir la plate-

forme dingnierie collaborative pour raliser ses propres projets (intracentres ou intercentres).

Notons qu partir de lexprience supplmentaire que nous allons prsent acqurir, le projet devrait

souvrir sur de nouvelles perspectives qui nous permettront dtendre le primtre de notre dploiement

initial afin daborder dautres aspects de lingnierie collaborative.

3 Conception des supports de cours

3.1

ApprocheCompte-tenu de notre besoin, du volume horaire et des outils informatiques dont nous disposions, notre

approche fut de proposer une formation lingnierie collaborative qui soit la plus pragmatique possible.

Ainsi, travers les cours et les supports associs, nous nous sommes fixs quatre objectifs :

1. Prsenter les concepts de lingnierie collaborative en restant cohrent avec la progression

pdagogique des autres disciplines impliques dans le travail collaboratif,

2.

Sparer (dans la mesure du possible) les connaissances dordre gnral de celles spcifiques aux

outils informatiques que nous utilisons,

3.

Assurer un lien direct entre les tches habituelles ralises dans le cadre dun projet et la mise en

uvre des outils informatiques dingnierie collaborative (loutil doit sintgrer au travail quotidien

de lutilisateur et pas le contraire),

4. Contrler ladquation entre les objectifs pdagogiques et les supports de cours et de travaux

pratiques mis disposition des tudiants.

3.2 Contenu pdagogiqueA partir des quatre objectifs fixs prcdemment, nous avons tout dabord dfini la liste des concepts et des

points sensibles que nous souhaitions enseigner travers cette formation lingnierie collaborative. Puis,

conformment au premier de nos objectifs, nous avons rparti ces concepts dans chacune des deux annes

concernes par la formation afin den assurer la cohrence pdagogique avec les autres disciplines. Ainsi,

notre programme pdagogique est le suivant :

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1re

anne 2me anne

Le cycle de vie des documents, Le versionnement de documents, Les liens entre documents.

La communication synchrone, Le travail collaboratif asynchrone, Les rles et les droits, Les processus ( workflows ),

La gestion des documents spcifiques (CAO, calcul), La r aration et la estion de ro ets collaboratifs.

3.3 Contraintes techniques et organisationnellesBien sr, en plus de nos objectifs, un certain nombre de contraintes techniques et organisationnelles sont

venues se greffes sur notre projet (exemple : rinitialisation de la base de donnes utilise durant les sances

de travaux pratiques, gestion des problmes survenant sur cette mme base durant ces mmes sances de

travaux pratiques, synchronisation des emplois du temps des Centres lors des projets intercentres ).

Celles-ci sont spcifiques au monde de lducation et comme nous utilisons un paramtrage prdfini

dvelopp avant tout pour lindustrie, il nous a fallu trouver nos propres solutions que nous avons pu mettre

en uvre grce aux comptences de notre administrateur de plate-forme. Notons simplement ce sujet que

dans la majorit des cas, il est trs difficile danticiper ces contraintes. Elles sont gnralement lorigine desdpassements de dlais du projet car, en plus dtre imprvues, elles sont chronophages.

3.4 Cration des supports pdagogiques

Afin de rpondre au cahier des charges que nous nous tions fixs, nous avons cr un processus de

conception de nos supports de cours et plus particulirement des travaux pratiques (voir figure 4). Celui-ci a

t modlis afin de rpondre notre objectif numro quatre.

Figure 4 : reprsentant du processus de conception de nos supports de formation.

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Notons que, sur cette vue globale que constitue cet IDEF-0, nous ne commenterons dans ce paragraphe que

les activits A2, A3 et A4, les deux premires ayant dj t abordes dans les paragraphes prcdents.

Quant la dernire, elle le sera dans le paragraphe suivant.

Ainsi, lactivit A2 nous permet de rpondre nos objectifs numro deux et trois. En effet, il rsulte de cette

tape un ensemble de micro-procdures intgrant les lments de mise en uvre des outils informatiques

et les premires rgles du travail collaboratif. Elles suivent donc le cheminement suivant : dans un contexte

collaboratif, la ralisation dune tche lmentaire de conception ncessite lutilisation dun outil de gestionde donnes paramtr (SGDT, PLM, ou PDM), lensemble tant mis en uvre par lintermdiaire de

micro-procdures . Ce travail est ralis en trois phases :

Cration de la liste des tches lmentaires issues du processus de conception que nous mettons en

uvre dans nos projets,

Cration de la liste des tches lmentaires raliser pour mettre en uvre lune des fonctionnalits

du SGDT,

Cration dune micro-procdure permettant de raliser une tche lmentaire de conception

partir de lensemble ordonn des tches identifies durant la phase prcdente et ventuellement de

rgles de travail collaboratif (qui sont fortement contextuelles et qui reposent essentiellement sur

lexprience acquise dans le pass sur les projets collaboratifs).

Quant aux activits A3 et A4, elles permettent de crer les supports de travaux pratiques alliant la mise enuvre du travail ralis durant lactivit A2 et le respect du contenu pdagogique (plus particulirement ceux

abordant les aspects collaboratifs). Nous nous sommes donc orients vers une trame compose de deux mini-

projets de conception raliss par deux personnes (les tudiants) ayant chacune deux rles diffrents (le

chef de projet et le concepteur tant les deux rles les plus reprsentatifs de notre mtier). A chaque

rle est rattach un ensemble de tches lmentaires de conception (parmi celles dfinies durant lactivit

A2). Le tout a t mis en uvre en deux temps :

La cration des deux mini-projets, des documents et des scnarii associs,

La cration du support remis chaque tudiant pour la ralisation des travaux pratiques.

La figure cinq illustre ce travail. Ainsi, chaque mini-projet reprsente une tranche de vie au sein dun

Bureau dEtudes dentreprise. Celui-ci reprsente le contexte des travaux pratiques. Il est dfini travers un

scnario industriel . Nous avons apport un soin tout particulier son criture afin de le rendre le plus

crdible et le plus proche de ce que nos futurs ingnieurs verront en entreprise. Cet aspect industriel etsurtout concret quil apporte donne galement beaucoup de crdit aux outils informatiques mis en uvres

ainsi quaux concepts dingnierie collaborative dvelopps en cours (les tudiants peuvent se rendre compte

de limportance de ses outils et de la manire dont ils sont utiliss). Quant aux supports remis aux tudiants,

le lecteur pourra aisment constater quil ne sagit que dune vues par rle de chaque mini-projet. Cette vue

qui amne chaque tudiant travailler sur les deux mini-projets a galement lavantage de le familiariser

avec le fait quun ingnieur est une ressource multi-projet qui doit faire preuve de capacits dadaptation

(surtout dans un contexte collaboratif).

Figure 5 : cration des supports de travaux pratiques.

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3.5 Mise en uvreAvant de mette en uvre les travaux pratiques, il nous restait encore deux tches importantes raliser :

La cration de la base de donnes (sur notre SGDT) contenant tous les documents (CAO et autres)

ncessaire au bon droulement de chaque scnario,

La documentation de chaque tape laide de vidos reprenant lensemble des manipulations.

Notons que cette dernire tche t ralise dans le but de rendre chaque tudiant le plus autonome possibledans la ralisation des ces travaux pratiques. Cette autonomie nous a semble importante pour deux raisons :

dune part elle permet lenseignant encadrant la sance dtre disponible pour rsoudre les ventuels

problmes et, dautre part, elle permet des personnes qui sont en dehors du cursus de formation classique

de sauto-former (exemple : les doctorants, des enseignants).

Quant au lancement des travaux pratiques, il suit une procdure simple et rapide qui diffre lgrement entre

la premire et la deuxime anne. Celle-ci consiste essentiellement initialiser la base de donnes utilise

lors des manipulations, distribuer les supports et les rles.

4 Conclusion [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]A travers cet article dans lequel nous avons prsent notre projet dingnierie collaborative, nous avons

galement voulu apporter au lecteur des lments de rponses lui permettant de mieux dfinir ce quest

rellement et concrtement lingnierie collaborative. En effet, elle est trop souvent prsente sous forme

dun concept trs gnral dont on ne peroit pas les tenants et les aboutissants. Aussi, comme nous avons pu

nous en rendre compte au fil de ces lignes, elle ne peut tre compltement dfinie qu travers le contexte

spcifiques dans lequel elle sera mise en uvre. Par consquent, il est indispensable den dfinir prcisment

le primtre, le contenu et les objectifs. Cest ce travail que nous avons tent dillustrer travers la gense de

cette premire phase de notre projet. Enfin, tous ces lments nous ont permis de prsenter le processus de

cration de notre formation et den justifier la relative complexit. Bien sr, nous insistons sur le fait que le

projet est amen se dvelopper afin dexplorer les autres facettes de lingnierie collaborative.

Ceci tant dit, ce que nous pouvons dores et dj retenir de cette exprience de dploiement de lingnierie

collaborative dans notre Ecole peut se rsumer en quatre points :

Dfinir les besoins collaboratifs (formation, projets de lEcole, gestion quotidienne de lEcole),

Formaliser les mthodes de travail utilises lintrieur du primtre prcdemment dfini aveclaide des futurs utilisateurs (enseignants, personnels, tudiants),

Choisir les outils correspondant au meilleur compromis entre cot et rponse de loutil au besoin

exprim prcdemment (sachant que plus on se rapproche doutils standards, plus le cot baisse,

mais plus lutilisateur devra sadapter aux mthodes de travail imposes par cet outil). Toutefois, ce

nest pas que lachat dun logiciel !

Dployer lensemble en communiquant sur les enjeux du projet.

Rfrences

[1] Moroz.G, Pere.C, Projet National SMARTEAM : un premier bilan, REX PLM 2008,

[2] Remond.D, Cahier des charges dun PLM pour lenseignement, REX PLM 2008,[3] Morenton.P, Plate-forme acadmique PLM mutualise, REX PLM 2007,

[4] Eynard.P, Fonctionnalits PLM orientes PME/PMI, REX PLM 2007,

[5] Paviot.T, Dveloppement dun PLM libre destination des BTS CPI, REX PLM 2007,

[6] Bonneau.N, Merlo C, Pere.A, Retour dexprience : TP de conception collaborative inter-tablissement

bas sur WINDCHILL et Pro/Engineer, REX PLM 2007,

[7] Bodein.Y, Rose.B, Caillaud.E, Gestion des connaissances pour lamlioration des performances en

conception de produits : application au cas de la formation aux logiciels CAO, GDR MACS journes des 20

et 21 mars 2008 (Metz),

[8] Bernard.A, Atelier sur lenseignement du PLM, 9me

Colloque National (La Plagne 2005),

[9] Martin.P, Veron.P, Training experience on multi-site collaborative product design, CIRP Design seminar

(Grenoble 2003),

[10] Martin.P, Veron.P, Exprience pdagogique d'ingnierie collaborative inter centres l'ENSAM, 8me

Colloque National (La Plagne 2003)

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