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Livre Blanc AFIS

Ingénierie Système : La vision AFIS

pour les années 2020

Livre Blanc AFIS

Ingénierie Système : la vision AFIS pour

les années 2020-2025

V1.0, 18/10/2011

Document de Travail Diffusion restreinte ARP Futur PRO

Ingénierie Système : la vision AFIS pour les années 2020

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La maîtrise des systèmes complexes par les industriels est indispensable au maintien et à l'amélioration des positions de l'industrie française et européenne sur le marché mondial des grands systèmes (transports, espace, finance, santé, énergie…).

Ces systèmes font appel à de nombreuses disciplines et savoir-faire tant pour leur conception, leur modernisation que leur exploitation au quotidien ; l’Ingénierie Système (IS) fournit la vision globale et le management associé. Elle joue le rôle de chef d’orchestre.

En partant de l’état de l’art de l’IS en 2010, ce Livre Blanc, élaboré par l’Association Française d’Ingénierie Système, identifie les pilotes externes de l’environnement et les attentes des projets et entreprises pour les années 2020 à 2025. Il en déduit ensuite les réponses attendues, soit par extrapolation de techniques existantes, soit par des ruptures d’usages.

L’Ingénierie Système en 2010, d’où partons-nous ?

Un travail important de partage des meilleures pratiques en IS entre grands industriels français a eu lieu ces dix dernières années. Il a permis en particulier de faire reconnaître l’importance du rôle de la coordination pluridisciplinaire pour mener { bien tout projet de grande ampleur, et la nécessité d’en formaliser les pratiques performantes.

Un travail de formalisation a été entrepris via des standards tels que l’ISO 15288 et l’ISO-IEC 26702. Néanmoins, la déclinaison de ces standards sur des secteurs d’activité spécifiques reste à entreprendre. Parallèlement, pour supporter les méthodes employées, la communauté d’IS manque d’outils puissants par comparaison aux outils CAO ou PLM.

Les architectes-ensemblier et ingénieurs système représentent aujourd’hui une force de travail respectable, estimée entre 3% { 5% de la main d’œuvre globale dans les grandes entreprises industrielles françaises. Pour les cinq années à venir, les besoins de nouveaux ingénieurs en IS s’accroissent ; ils s’élèvent en France { plus de 3000 ingénieurs diplômés dans cette spécialité, toutes entreprises confondues.

Les facteurs exogènes influant sur l’évolution de l’Ingénierie Système

L'émergence et le renforcement de l'économie mondiale imposent de nouvelles contraintes sur le marché (liées à la concurrence et à la crise économique notamment) : réduction des cycles de développement, des coûts ; contraintes sécuritaires… On assiste à une véritable transformation de l'économie industrielle :

économie basée sur la connaissance et l'information avec une focalisation des entreprises sur leur cœur de métier ;

productivité accrue. Diminution drastique des délais et des budgets de développement nécessitant une plus grande flexibilité et agilité dans les processus de travail ;

course effrénée aux produits et services innovants ;

montée du « green » et du développement durable. Les produits et processus de développement associés doivent être durables, propres et viables.



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La période actuelle est marquée par cette évolution conjointe des outils, des modes de travail, des organisations et liens entre acteurs. Elle est rendue difficile par la pénurie de main d’œuvre qualifiée : les départs { la retraite des « baby boomers » ne sont pas totalement compensés par l’arrivée de jeunes ingénieurs. Trois générations avec des valeurs et des comportements différents (« baby-boomers », génération X, génération Y) doivent pouvoir coopérer efficacement sur le lieu de travail.

Les attentes des entreprises

Les attentes des entreprises ayant participé { l’élaboration de ce Livre Blanc sont nombreuses. Elles concernent la conception et le maintien en condition opérationnelle de systèmes très variés, allant de systèmes socio-organisationnels et techniques fortement interconnectés (réseaux de transports, réseaux électriques, systèmes d’information, …) { des systèmes ultra-autonomes (satellites, drones, …).

L’IS est vue comme un moyen de développer la confiance dans les grands systèmes techniques tout au long de leur cycle de vie. Elle s’appuie sur des techniques performantes de modélisation et de simulation dès les phases d’émergence (maquette numérique) sans oublier la prise en compte renforcée du facteur humain.

L’Ingénierie Système est une discipline clé pour être à la pointe du développement de systèmes … tout le monde est d’accord mais encore faut-il savoir en gérer les évolutions et les ruptures sur le long terme et ce, de façon collective.

Le Livre Blanc AFIS 2020 contribue à anticiper les risques et opportunités et à se préparer pour le futur.

La vision systémique des évolutions concerne aussi bien le système à concevoir, la conduite de la conception (ingénierie, formation et organisation) et la conception d’outils adaptés.

L’IS évolue et explore de nouveaux champs d’application comme la mise en œuvre de services à valeur ajoutée attendus des Systèmes de Systèmes.

Les méthodes utilisées pour mieux maîtriser la complexité interne du système par l’architecture et la complexité externe par l’Interface Homme/Machine (IHM) se formalisent. Les techniques de modélisation et simulation sur une couverture totale du système deviennent accessibles. Dans quelques domaines (industries automobile ou aérospatiale par exemple), on conçoit et on construit des systèmes/produits en totale virtualisation sans prototype matériel.

La gestion des connaissances rend plus performant le développement des projets (continuité proposition -> contrat dans les projets à long cycle, capitalisation de la justification des choix par exemple) et plus souple la mobilité des compétences. La réutilisation est favorisée via des strates « building blocks » basés sur des patrons de conception validés (« design patterns »).

Les processus IS deviennent plus pragmatiques : plus agiles, plus « Lean » et orientés applicabilité en lien avec des indicateurs explicites de progrès. La gouvernance IS travaille maintenant avec un environnement évolutif (multiples parties prenantes parfois en conflit) et des équipes multi-nationales. Une gestion partagée des risques



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(contractants, « risk sharing partners », alliances stratégiques) prend place via une culture IS commune.

L’IS orientée domaine applicatif est source de progrès drastiques en termes de réutilisation, coût et délais ; le rôle associatif pour échanger entre les différentes parties prenantes sur les pratiques (bonnes et éprouvées) de conception et d’exploitation se voit renforcé. La certification de la compétence des personnes (de l’université { l’entreprise) devient un atout indéniable dans la gestion des carrières.

Les éditeurs de CAO-PLM-PDM diffusent des plateformes globales intégrant les outils d’IS en amont ; parallèlement, l’offre d’outils Open Source issus d’industriels se consolide et devient une véritable alternative.

L’ensemble de ces méthodes, outils et processus profite directement des évolutions permanentes des technologies de l’information et de la communication. Via l’exploitation des meilleures pratiques issues d’une collaboration entre les acteurs en charge de grands projets, l’IS concourt à la maîtrise de la complexité des systèmes et à la satisfaction des clients et utilisateurs tout en optimisant le triptyque coût-délai-qualité.



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1. Les objectifs du Livre Blanc Vision 2020 ..................................................................... 5

2. Les enjeux de l’Ingénierie Système ............................................................................ 6

3. L’Ingénierie Système en 2010 : d’où partons-nous ? ................................................. 12

4. Les facteurs exogènes influant sur l’évolution de l’Ingénierie Système ..................... 21

5. Les attentes des entreprises et des projets .............................................................. 41

6. L’extrapolation à 2020-2025 de l’Ingénierie Système ............................................... 66

7. Les ruptures d’usages sur la période 2020-2025 ....................................................... 89

8. Et après ce Livre Blanc….......................................................................................... 104

A. Le groupe de travail AFIS « Vision 2020 » ................................................................ 106

B. Bibliographie .......................................................................................................... 107

C. Glossaire ................................................................................................................ 109



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1. Les objectifs du Livre Blanc Vision 2020

Au sein de l’Association Française d’Ingénierie Système (AFIS), nous avons réalisé un travail collectif de prospection, pour identifier les principales tendances et ruptures à envisager au niveau de l’Ingénierie Système sur la période 2020-2025.

Bien évidemment, l’avenir est incertain. A partir d’un constat partagé sur l’existant en terme d’acteurs, de pratiques et d’outils, des invariants, des marges de manœuvres et des facteurs d’influence, nous nous sommes projetés dans l’espace des possibles. Nous avons confronté des points de vue industriels et académiques pour construire cette vision commune.

Ce Livre Blanc précise la Vision, i.e. ce futur à construire ; il sera suivi ultérieurement d’une feuille de route, composée de plans d’actions pour parvenir aux objectifs présentés dans cette version.

Ce diagramme explique la logique de notre démarche. Nous avons pris comme entrée l’état des lieux de l’Ingénierie Système en 2010 en termes d’acteurs, de processus, de technologies et d’outils supports. Nous avons ensuite listé ce qui va contraindre et orienter cette Vision sur la période 2020 – 2025, que ce soit les pilotes externes du changement ou encore les attentes des entreprises. Ceci nous a permis d’en déduire un inventaire des réponses possibles : les évolutions - extrapolations prévisibles des techniques actuelles et les ruptures d’usage nécessaires pour satisfaire les attentes des projets et entreprises.

Nous souhaitons que ce travail devienne une première brique aux échanges fructueux avec les lecteurs de ce Livre. Ces échanges se poursuivent et se concrétisent désormais au sein de notre Association, qui les relaye dans des démarches analogues via son équivalent international, l’International Council for Systems Engineering (INCOSE).

Logique du Livre Blanc Vision AFIS 2020



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2. Les enjeux de l’Ingénierie Système

La conception d'un système complexe requiert des méthodes et des outils garantissant la conformité des composants, des sous-systèmes et du système fini aux spécifications tout au long de leur réalisation et plus globalement tout au long de son cycle de vie. Pour ce faire, l'Ingénierie Système propose une démarche méthodologique coopérative et interdisciplinaire. Cette démarche englobe l'ensemble des activités adéquates pour concevoir, développer, faire évoluer et exploiter un système. Elle apporte une solution optimisée aux besoins d'un client, tout en étant acceptable par tous.

« Systems Engineering is the core competency underpinning profitability and growth in today's industry and commerce »1

1 Source : Systems Engineering Innovation Center, BAE Systems – Université de Loughborough (UK)

Un métier indispensable pour l'industrie française et européenne

Les 3 piliers de l’Ingénierie Système

Un élément clé de la réussite des projets

Pour innover… dans une approche multidisciplinaire



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2.1 Un métier indispensable pour l'industrie française et européenne

La maîtrise des systèmes complexes par les industriels est indispensable au maintien et à l'amélioration des positions de l'industrie française et européenne sur le marché mondial des grands systèmes, quel que soit le domaine : transports, espace, défense, finances, sécurité, santé, énergie… Ces systèmes font appel à de nombreuses disciplines : génie mécanique, génie électrique, génie automatique, génie civil, génie logiciel, génie électronique, génie chimique, génie industriel, sous-traitance, production, maintenance, sécurité, … mais aussi commerce, marketing, relation clients, facteurs humains développement durable. L’Ingénierie Système (IS) qui en fournit la vision globale et le management associé en est le chef d’orchestre.

Outre cet enjeu industriel, l'ingénierie des systèmes complexes doit répondre à des enjeux majeurs dans la société actuelle :

la sécurité des personnes, usagers ou opérateurs et de l’environnement ;

la survie économique des entreprises qui impose une gestion rigoureuse des processus ;

le bon fonctionnement d'une grande partie de la société moderne reposant sur des systèmes complexes. Les échanges économiques (bourse, cartes bancaires, etc.), la gestion des transports, les télécommunications, la défense, l'administration, …) reposent sur des systèmes complexes dont les défaillances ou les inadéquations à la mission ont des conséquences lourdes sur la société.

… le marché est estimé à 300 Md€ pour les entreprises françaises » 2

L'IS peut être considérée comme une méthode de résolution de problèmes qui consiste à :

• assurer la compatibilité fonctionnelle et physique du système avec les besoins ;

• équilibrer l'économie globale de la solution sur tous les aspects du problème, dans toutes les étapes de la vie du système (vue de l'acquéreur) ;

• rechercher l'équilibre entre les exigences, les contraintes, les performances, les coûts, les délais et les risques du projet (vue du concepteur).

2.2 Les 3 piliers de l’Ingénierie Système

Toute discipline ou tout métier repose sur trois grands piliers, l’IS ne déroge pas à la règle. Ce sont ces trois piliers qu’il faut analyser pour appréhender une discipline ou organiser la communauté de pratiques qui lui est associée.

2 Source : « Technologies clés 2010 », Direction Générale des Entreprises, Ministère de l’Economie et des

Finances



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Les 3 piliers de l'Ingénierie Système

L’IS présente une difficulté spécifique : c’est un métier (interdisciplinaire ou discipline transverse) qui assure le rôle de chef d’orchestre entre des corps de métiers différents, dans le but de construire et d’exploiter un produit ou un service dans les meilleures conditions techniques, économiques et environnementales. Le problème de la coopération entre différents corps de métiers autour d'un objectif commun constitue un enjeu important, tant sur le plan économique que scientifique.

La multidisciplinarité est une caractéristique déterminante de l’IS ; elle complexifie ce métier, en particulier pour arriver { faire émerger l’innovation dans le produit ou le service que l’on étudie ou encore pour faire collaborer des compétences, qui actuellement sont trop sectorisées et fonctionnent en silo.

Ces trois piliers couvrent :

Les processus : l’identification de toutes les activités qui permettent de rendre

les développements reproductibles avec les standards associés, leur maturité et

leur évaluation, la gestion du changement ;

Les hommes et leurs compétences : leur formation, leur plan de carrière, leur

recrutement, les équipes projet ;

Les technologies : leur insertion, leur évolution, leur obsolescence, la

modélisation et simulation, les ateliers et outils du développement.

2.3 Un élément clé de la réussite des projets

Le Software Engineering Institute a réalisé une étude basée sur l’évaluation CMMI de plus 50 projets du domaine Espace-Défense. Dans le contexte de cette étude, la performance intègre les objectifs du projet, son environnement, la maturité IS, la capacité de l’acquéreur, et les performances coûts-délais-technique. La capacité IS correspond aux niveaux 2 et 3 du CMMI.



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Etude du SEI et du NDIA sur l'impact de la maturité des processus IS sur les performances des projets A Survey of Systems Engineering Effectiveness, SEI et National Defense Industrial Association, December 2008.

Les projets avec un faible investissement en IS ne doivent leurs performances qu’{ la qualité de l’équipe projet. Un niveau de maturité faible n’augmente que la probabilité de performances moyennes. Ce n’est qu’avec un investissement de niveau de maturité 3 CMMI qu’on a la plus forte probabilité de hauts niveaux de performances. Cette analyse est confirmée par l’étude d’Eric Honour3 commencée en 2007.

Influence de l'IS sur le coût des projets Influence de l'IS sur les délais

Les dépassements en coûts et délais diminuent lorsque l’effort investi en Ingénierie Système (SEE : Systems Engineering Effort) augmente ; ces dépassements sont au minimum lorsque le SEE atteint 10%-12%. La variance diminue aussi lorsque le SEE augmente ; { de faibles niveaux d’effort, il est difficile de prévoir le niveau des dépassements en coûts et délais, leur variance est trop importante.

3 Voir « Systems Engineering: Return On Investment », Eric Honour, http://www.hcode.com/seroi/



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Les deux études convergent : le retour sur investissement est prévisible et déterministe lorsque l’effort IS atteint ou dépasse 10-12% du coût du projet.

2.4 Pour innover… dans une approche multidisciplinaire

La production de connaissances et de compétences est souvent attribuée au secteur académique ; l’innovation au secteur des entreprises. Comme avec toute division du travail, l’effet est d’augmenter l’efficacité des différentes tâches de façon isolée : invention d’un côté et innovation de l’autre. L’existence de cette division du travail soulève le problème des connexions entre les deux mondes sachant qu’une innovation résulte le plus souvent d’un melting-pot de technologies et de connaissances.

Aux USA, moins de 10 % des inventions brevetées se retrouvent éventuellement dans un produit commercialisé ou un procédé utilisé. Le reste des brevets (90%) dorment dans leurs cartons jusqu’{ leur expiration. Utiliser les résultats de l'innovation prime donc sur les résultats eux-mêmes. Ce n’est donc pas tant le volume du réservoir qui compte que les accélérateurs que nous avons sous le pied.

« Si l’innovation constitue un facteur essentiel de compétitivité économique, elle ne saurait être réduite à la recherche et aux brevets. La France s’est traditionnellement davantage intéressée { l’invention qu’{ l’innovation, tandis que d’autres pays développaient de réelles compétences pour développer et commercialiser l’innovation. Il semble aujourd’hui essentiel de stimuler la capacité d’innovation des entreprises françaises. A l’heure de la mondialisation, les investissements en recherche ne pourront y suffire. L’innovation constitue une source de valeur et de revenu pour les entreprises et pour l’économie si elle se traduit dans l’activité commerciale et opérationnelle des firmes ». 4

Selon une étude du Boston Consulting Group5, en 2010, 72% des dirigeants déclarent que l’innovation est une des trois premières priorités de l’entreprise. L’innovation est la source de la satisfaction des clients et de la croissance des revenus.

Ce sont les entreprises les plus innovantes qui ont un fort retour sur investissement. En tête du classement : Apple et Google. Nous savons que l’essentiel de la solution { certains de ces défis réside dans les progrès des sciences et des technologies. La remise en question de la sécurité des nations et des populations par la crise actuelle, crée des opportunités significatives pour un engagement collectif en faveur de la R&D et de l’innovation.

4 « Pour une nouvelle vision de l’innovation », Pascal MORAND et Delphine MANCEAU, Rapport remis à

Christine Lagarde, Ministre de l’Economie, de l’Industrie et de l’Emploi, le 30 avril 2009.

5 “The Manager of the 21st Century – 2020 Vision”, The Boston Consulting Group - 2006



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La mobilisation des ressources et leur utilisation de manière efficace sont par conséquent un défi majeur auquel nous sommes confrontés !

Pour parvenir à cette « alchimie » qu’est l’innovation, le chemin est long à parcourir et semé d’embûches : du TRL6 1, l’invention issue de la recherche académique au TRL 9 qui désigne le produit fini. Pour décider d’utiliser une nouvelle technologie, un industriel doit la maîtriser avec un niveau minimum de 5. Bien évidemment, le risque encouru sera d’autant plus faible que le TRL de départ est élevé.

L'IS et les TRL : De l’invention à l’innovation

L’IS permet de faciliter le transfert technologique en proposant des méthodes et des outils pour industrialiser un produit ou un service et le mettre sur le marché.

6 TRL : Technology Readiness Level. Le TRL mesure le niveau de maîtrise d’une Technologie par un industriel

pour une application donnée. Voir Mankins, John C., (6 April 1995), « Technology Readiness Levels: A White Paper », NASA, Office of Space Access and Technology, Advanced Concepts Office.


http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/trl/trl.pdf

http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/trl/trl.pdf


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3. L’Ingénierie Système en 2010 : d’où partons-nous ?

L’homme a depuis très longtemps développé des « génies » en maîtrisant de grands projets : génie civil (les pyramides et les cathédrales en sont des exemples), génie maritime, avec une explosion des génies lors de la première révolution industrielle, etc. L’Ingénierie Système qui met en œuvre de multiples génies, a émergé avec la deuxième révolution industrielle, tirée par les besoins des systèmes de défense et les systèmes spatiaux, boostée par l’arrivée de la cybernétique et des technologies de l’information. Elle s’est développée dans les décennies 70-80 en restant pour l’essentiel cantonnée aux secteurs militaire, aérospatial, nucléaire et par ailleurs { l’ingénierie des systèmes de contrôle-commande, ainsi qu’{ la genèse du génie logiciel.

Mais c’est essentiellement dans les décennies 1990-2000 que l’Ingénierie Système a pris son essor en tant que discipline formalisée, incarnée dans des métiers techniques et managériaux et s’est effectivement déployée dans le monde industriel.

La force de travail Ingénierie Système en France

Les processus d’Ingénierie Système

Les méthodologies d’Ingénierie Système

L’homme au cœur du système

Modélisation et cadres d’architecture

Les outils d’Ingénierie Système : un marché restreint



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3.1 La force de travail Ingénierie Système en France

L’IS s’est développée de manière pragmatique en tant que métier chez les grands donneurs d’ordre et industriels, non en tant que discipline fondamentale issue de la recherche, même si elle s’appuie sur des fondements théoriques (théorie des systèmes et modèles, complexité…).

En France, la population d’ingénieurs système est estimée à 3 à 5 % du personnel des entreprises industrielles : Airbus, Dassault, Thales, EADS, Renault, PSA, … Pour les années à venir, les prévisions de recrutement sont très importantes. L’enquête7 du pôle de compétitivité SYSTEM@TIC de juin 2008 fait état de prévisions de recrutement sur 5 ans en Île de France de 1107 ingénieurs dans des PMEs et de 10876 ingénieurs dans des Grands Groupes. Ces prévisions correspondent { une vision large de l’IS, intégrant les Systèmes d’Information. En laissant de côté la partie Systèmes d’Information, la prévision de recrutement à 5 ans passe à environ 600 ingénieurs/an, toujours pour l’Île de France.

C’est, pour l’essentiel, dans la première décennie du siècle, tout au moins pour la France, que l’IS a été introduite dans l’enseignement, au-delà de cours de sensibilisation en fin d’étude d’ingénieur, sans toutefois devenir aujourd’hui une discipline universitaire à part entière. Elle est maintenant enseignée dans de nombreuses écoles d’ingénieurs et quelques universités, généralement couplée avec un domaine d’application (aéronautique, automobile, productique, mécatronique….). Environ 100 nouveaux ingénieurs par an sont formés en IS, un nombre très en deçà des besoins réels.

La montée en puissance de cette discipline pâtit de deux difficultés :

la désaffection des étudiants pour les filières scientifiques; ceux-ci préfèrent HEC à Centrale, Sup de Co à SupElec. L’échelle des valeurs française faisait traditionnellement la part belle aux carrières scientifiques ; cette échelle de valeurs tend maintenant à ressembler à une échelle de type anglo-saxon, où la finance, le commerce et le droit occupent le sommet de la hiérarchie ;

Le manque de reconnaissance de la recherche en IS. L’IS commence { faire l’objet de recherches universitaires : théorie des systèmes, nouvelles approches méthodologiques, intégration de méthodes, approches formelles, souvent en liaison avec d’autres disciplines scientifiques ou spécialités (sciences cognitives, ergonomie, sûreté et cyndinique8, génie logiciel, etc…). Mais l’IS se situe en

7 Voir « Compétences Système », Etude menée au sein du Pôle SYSTEM@TIC PARIS- REGION

8 Science qui vise à contrôler, maitriser et anticiper les risques

3% { 5% d’ingénieurs IS dans les entreprises industrielles et de service

Un besoin de 3000 à 5000 nouveaux ingénieurs IS pour les 5 prochaines années

Une discipline nouvelle pour les Universités : 100 nouveaux ingénieurs IS /an en sortie

La recherche en IS en manque de reconnaissance



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transverse des disciplines scientifiques traditionnelles, et n’a pas, pour les instances dirigeantes scientifiques et académiques, la légitimité qui est la sienne au niveau industriel.

3.2 Les processus d’Ingénierie Système

L'approche d’IS est décrite globalement dans de nombreux documents de références : ISO 15288, ISO-IEC 26702/IEEE 1220, CMMI, INCOSE SE Handbook, AFIS DCIS (Découvrir et Comprendre l’Ingénierie Systèmes). Mais des améliorations sont nécessaires au niveau de leur applicabilité. Notamment, il manque leur déclinaison pour les PMEs ou des secteurs industriels donnés, ainsi que de compléments pour mieux intégrer les volets sûreté de fonctionnement, facteurs humains, … aux processus préexistants.

Eléments historiques de la normalisation de l’IS (Source Découvrir et Comprendre l'IS -AFIS)

Des normes de jure ou de facto : ISO 15288, CMMI, ISO-IEC 26702/IEEE 1220

Des guides d’application : INCOSE SE Handbook, AFIS DCIS, mais …

… un déploiement insuffisant dans les grandes entreprises

… un manque d’adaptation au contexte des PMEs

… des points de vue complémentaires { couvrir



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Les grandes entreprises se tournent fréquemment vers le CMMI pour évaluer la maturité de leur processus IS, ainsi que pour construire leur Référentiel d’entreprise en IS. Le CMMI offre une couverture plus large que des normes de type ISO 15288. Globalement, peu d’entreprises ont atteint un niveau de maturité en IS équivalent au CMMI niveau 3, et peu de « Business Units » disposent d’un département IS.

Une démarche de type CMMI est trop complexe et trop coûteuse pour les TPEs (<20 salariés) et PMEs (<250 salariés), ou les petits projets. Les petites entités ne disposent généralement pas de processus IS adapté à leur contexte économique. Dans de nombreux cas elles subissent ce que leur imposent leurs donneurs d’ordre.

De façon générale, la conduite du changement et l’investissement initial sont les deux principaux freins. Les bonnes pratiques (dans l’ingénierie des besoins notamment) se heurtent souvent aux vieux réflexes et vielles logiques contractuelles : les processus d’entreprise et de management sont { la traîne culturellement. Il y a pourtant très peu d’échecs dans la mise en place des plans progrès CMMI en IS et le ROI est mesurable, si les procédures du SEI sont respectées. Le CMMI évolue aussi, et dispose maintenant d’une constellation de modèles adaptés à différents contextes (Développement, Services, Acquisition).

Enfin, la couverture des normes est partielle ; elles n’intègrent pas par exemple les facteurs humains, la sûreté de fonctionnement, … spécialités qui font l’objet d’autres normes, avec lesquelles l’intégration ou l’interopérabilité n’est pas prévue. Des compléments doivent être apportés afin de détailler davantage les processus de contractualisation, le volet management de l’IS, les exigences non fonctionnelles (la sécurité, les performances, l'observabilité et le contrôle).

3.3 Les méthodologies d’Ingénierie Système

Par méthodologie, on entend ici les formalismes (langages, modélisation et simulation) utilisés pour exprimer un besoin et/ou sa solution, pour les faire partager, les vérifier et engendrer des informations réutilisables. Les approches de modélisation (venant pour une grande part des besoins de l’automatisme et du logiciel) ont explosé dans les années 70. Complétées par la modélisation des aspects temps réel, elles ont été mises en pratique dans les années 80 pour les grands systèmes (espace, défense) afin de supporter les travaux d’architectures fonctionnelle et organique et d’allocation de performance en amont des travaux de prototypage « physique ». Les années 90 ont vu, avec l’arrivée des approches objet des informaticiens, une recherche d’unification des systèmes de représentation qui a conduit au langage unifié de modélisation informatique (UML). Son extension aux systèmes a débouché sur la normalisation de SysML en 2006.

Quelques méthodologies sont efficaces pour des activités bien définies

Mais elles ne sont pas largement intégrées ou appliquées

Des méthodes formelles sont utilisées sur des domaines restreints



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Au niveau du système plusieurs niveaux sont généralement considérés : technico opérationnel, fonctionnel, physique. SysML est représentatif de ce type de formalisme ; le langage lui-même est basé sur des langages/modèles dont la plupart, bien que d’origine relativement ancienne, ont une sémantique bien définie, sémantique qui permet une utilisation fidèle et la réalisation d’outils cohérents. SysML reste un langage « patchwork » et l’OMG/SysML Partners n’a pas réussi { lui donner les propriétés nécessaires à une utilisation industrielle généralisée. En France, un industriel sur deux ayant eu { faire le choix d’un langage de modélisation a récusé SysML : son utilisation générant plus de problèmes que de solutions.

Mais quel autre choix ? B Système, Modélica sont des candidats potentiels utilisés avec succès dans des niches.

On peut aussi noter que SADT, créé en 1972, reste toujours d’actualité ; par exemple, l’Open Group utilise SADT pour décrire TOGAF (The Open Group Architecture Framework).

3.4 L’homme au cœur du système

Au milieu du 20ème siècle sont apparues les premières démarches Facteurs Humains (FH) pour répondre aux besoins liés aux évolutions technologiques et sociétales. L’opérateur humain était alors considéré comme un facteur limitant et les efforts ont porté principalement sur la formation des personnels, une recherche de conceptions adaptées aux capacités humaines, puis une automatisation de plus en plus poussée. On a ensuite considéré l’homme comme source d’erreurs et beaucoup d’efforts ont été consacrés { la réduction, voire l’élimination de celles-ci.

Plus récemment, avec la complexification des systèmes, on assiste à un changement de paradigme : les opérateurs humains sont maintenant considérés comme nécessaires pour un fonctionnement fiable des systèmes et une productivité optimale. La variabilité des performances humaines constitue un élément clé pour faire face à la complexité des situations de travail et la performance du système est vue globalement comme le résultat des interactions homme – système. Sachant que des opérateurs resteront aux commandes ou interagiront avec des systèmes pendant encore quelques décennies, et que les études montrent qu’ils sont aussi source de fiabilité et de sécurité, il devient important de réviser les méthodes de conception pour optimiser la performance homme-système. Cette prise de conscience partagée entre industriels et régulateurs a progressivement conduit à une évolution des processus de conception pour y intégrer des connaissances et des méthodologies FH avec des standards et des règlements pour accompagner les nouveaux projets.

L’opérateur humain : facteur limitant ou source de fiabilité et de sécurité

Prendre en compte les facteurs humains tout le long du cycle de développement

Comment modéliser les défaillances humaines



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Les démarches FH

Deux grandes catégories de démarches existent. La première catégorie se caractérise par la prise en compte des FH dans tout le cycle de conception, de la phase amont { la phase de validation finale. Elle permet ainsi d’injecter les connaissances sur l’homme au travail et de confronter les solutions techniques et opérationnelles à des échantillons d’utilisateurs lors de simulations représentatives. Au fur et à mesure de la conception, les solutions convergent vers un produit final avec un système jugé acceptable pour les utilisateurs dans un ensemble de situations opérationnelles choisies. Cette démarche FH a des objectifs de conception et de certification. Elle permet aussi d’apprendre comment les utilisateurs vont gérer leurs ressources mentales d’une manière adéquate pour répondre aux contraintes de la situation (voir illustration ci-après). Avec cette manière de procéder on prend en compte aussi bien la performance positive de l’humain que les erreurs humaines.

Intégration des FH dans le cycle de conception

La deuxième catégorie s’inscrit dans un courant plus traditionaliste qui consiste à s’inspirer des méthodes employées dans les études de sécurité technique. Dans celles-ci, la gestion du risque est assurée par la démonstration de la robustesse des produits face au risque redouté. Chaque risque redouté fait l’objet d’un arbre des causes (modes de défaillances) puis les modes de défaillances sont estimés en termes de probabilités d’occurrence. Plus les conséquences sur la sécurité sont élevées et plus la probabilité d’occurrence doit être faible. Ceci repose sur une hypothèse majeure : il est possible de définir pour chaque événement redouté l’ensemble des modes de défaillances et les probabilités associées.

Ce principe de démonstration est acceptable tant que les calculs ne sont pas trop entachés d’erreurs. Lorsque ces méthodes sont appliquées { la prise en compte des défaillances humaines, deux problèmes se posent : 1) déterminer parmi l’ensemble des modes de défaillances potentielles, ceux qui sont pertinents 2) associer des probabilités d’occurrence de ces défaillances. Or nous savons que le comportement humain varie en fonction de la fatigue, de l’expérience, de l’expertise, du niveau de stress… Ces variables ne sont pas aléatoires mais dépendantes des situations opérationnelles et des individus. Nous devons donc prendre en compte cette variabilité et admettre que nous ne sommes



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pas en mesure de produire des lois de probabilités de mode de défaillance humaine quel que soit le système.

3.5 Modélisation et cadres d’architecture

Les cadres d’architecture ont pour but d’optimiser les processus dans l’entreprise tout entière. Ces cadres définissent un environnement intégré, capable de répondre au changement et de supporter le développement des systèmes (produits et services) issus de la stratégie commerciale. Dans la suite, le terme entreprise est utilisé pour désigner à la fois l’entreprise tout entière (incluant ses services d’information et de technologie, processus et infrastructure) mais aussi une entité spécifique dans l’entreprise (représentée par exemple par une « Business Unit »). Dans les deux cas, l'architecture supporte les multiples systèmes et groupes fonctionnels de l’entreprise. Pour TOGAF (Open Group) par exemple, l’entreprise est définie par toute organisation qui a un ensemble de buts communs : agence gouvernementale, département, chaine d’organisations géographiquement réparties, entreprise étendue,…

Un cadre d’architecture fournit une base pour le développement d’une base de données d’architectures pour l’intégration et la réutilisation de modèles, de conceptions et données de référence. L’utilisation de ces cadres d’architecture a été initiée par les donneurs d’ordre du domaine Défense : DoD aux Etats-Unis, MoD au Royaume-Uni, DGA en France. En guise d’exemple, nous pouvons citer le profil UML UPDM, qui est devenu un standard de fait au niveau militaire. UPDM (« UML Profile for DoDAF/MODAF ») permet de représenter des produits d'architecture DoDAF et des vues MODAF, à travers le processus de standardisation de l' « Object Management Group » (OMG), et en se basant sur une approche d'architecture dirigée par les modèles (« Model-Driven Architecture », MDA).

La littérature en la matière est très riche : AGATE, DNDAF, DoDAF, GAF, MoDAF, NAF, OMG AF (TOGAF), TAF, xAF, Zachman (ZIFA), AFEA, PERA…. Les cadres de l'architecture (MODAF, SODA, …) constituent des approches prometteuses. Globalement, ils offrent une formalisation, une cohérence globale et une traçabilité d’ensemble.

Une littérature riche en cadres d’architecture

Les cadres d’architectures fournissent une cohérence globale et la traçabilité

Ils sont néanmoins difficiles à manipuler



19

3.6 Les outils d’Ingénierie Système : un marché restreint

Il y a peu d’acteurs dans le marché de l’outillage en IS : IBM Rational, Vitech, Artisan,.. Le marché est restreint. Comparé au chiffre d’affaires des outils PLM, les éditeurs d’ateliers et d’outils d’IS n’existent pas. A titre d’exemple, le chiffre d’affaires de Dassault Systèmes représente plus de 200 fois celui de Vitech l’éditeur de CORE, un éditeur d’atelier d’IS.

Marché de la CAO-PLM versus marché des outils d'IS

IBM-Rational représente un cas particulier ; par croissance externe il est maintenant l’éditeur de Doors, Rhapsody, ClearCase, RequisitePro, Rose, Statemate, Architect, Tau. Ces outils ciblent le développement logiciel, où se situe leur cœur de marché, mais sont d’une utilisation courante en IS. Trois des six outils de SysML Partners sont édités par IBM.

Les éditeurs ne commercialisent de l’outillage que pour couvrir des activités relativement bien « balisées » : gestion d’exigences, planification, modélisation fonctionnelle, … l’IS est faiblement formalisée, donc faiblement automatisable – nous en sommes encore à des pratiques relativement artisanales. Par exemple, l’ingénierie des exigences a souvent, comme seul outil, une base de données ou un tableur.

La disponibilité d’ateliers d’Ingénierie Système efficaces est un prérequis pour développer des systèmes complexes

Peu de fournisseurs d’outils d’Ingénierie système. Dominance d’IBM

Le coût des outils est prohibitif pour les PMEs

Les grandes compagnies développent leur propre atelier d’Ingénierie système.

Les standards d’échange de données ne sont pas utilisés par les éditeurs d’outils



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Les évolutions en cours

La faiblesse de l’offre en ateliers d’IS conduit certaines grosses entreprises françaises à réaliser leur propre atelier. Le plus souvent, ces ateliers sont issus de l’intégration et de l’ajustement d’outils du marché. Certains grands groupes n’hésitent pas { faire du développement exploratoire d’outils. On estime { plus de 10 millions d’euros l’investissement cumulé annuel de ces entreprises.

En parallèle, on assiste à une montée en puissance des éditeurs CAO/PLM sur le marché IS. Les outils tels que Catia (Dassault Systèmes) ou Creo (PTC) traitent d’aspects très largement transverses aux produits, voire { l’entreprise : modélisation physique 2D/3D, gestion de configuration, gestion du cycle de vie, gestion de documentation, gestion de la logistique de production, … La base de ces outils relève principalement de la gestion de la configuration physique du produit, et fait peu ou mal le lien avec des niveaux plus fonctionnels. Ces acteurs cherchent d’ores et déj{ { monter dans les niveaux d’architecture plus logique et fonctionnelle. C’est le cas notamment de Catia V6, sorti en 2008, qui intègre des capacités de gestion d’exigences, de traçabilité et de description d’architecture fonctionnelle et logique. De la même manière, PTC monte progressivement sur des systèmes à logiciels prépondérants, comme le montre par exemple l’acquisition récente de MKS et de son environnement de gestion de logiciel.

Néanmoins, ces plateformes outils sont onéreuses et nécessitent un investissement financier et humain sur le long terme pour tirer parti de tout leur potentiel. Certains industriels cherchent à limiter leur dépendance à des plateformes fermées, soit pour pouvoir réellement faire jouer la concurrence, soit dans un souci de pérenniser leur investissement en outils.

En parallèle, nous assistons à une montée en puissance des environnements libres avec des consortiums puissants : c’est le cas notamment d’Eclipse9. Eclipse est un environnement de développement logiciel multi-langages, open source, et extensible par des plugins. Le consortium Eclipse, créé en 2001, anime une communauté et maintient un écosystème autour de sa plateforme, dans laquelle on retrouve des outils relevant de l’IS : par exemple Papyrus, un éditeur open source qui traite de SysML, ainsi que d’une variante temps-réel d’UML (MARTE).

Au-delà des plugins directement gérés par le consortium Eclipse, on retrouve des initiatives utilisant Eclipse comme environnement de développement. C’est le cas notamment du projet TopCased10, un environnement Open Source de développement de systèmes critiques ou OSEE, Open System Engineering Environment11.

9 Voir www.eclipse.org

10 Voir www.topcased.org

11 Voir www.eclipse.org/proposals/osee


http://www.eclipse.org/

http://www.topcased.org/

http://www.eclipse.org/proposals/osee


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4. Les facteurs exogènes influant sur l’évolution de

l’Ingénierie Système

L'économie se mondialise toujours plus. La concurrence est frontale avec des acteurs de plus en plus nombreux, dans un contexte de crise économique. En parallèle, de nouveaux niveaux d’exigences sont imposés sur le développement des systèmes modernes, avec en particulier les contraintes liés au développement durable et l’empilement d’exigences sécuritaires.

Ces facteurs influent largement sur le développement de nouveaux systèmes : réduction des temps de cycles de développement et des coûts, innovation permanente, produits hautement customisables … Ces changements techniques s’accompagnent d’évolutions profondes au niveau des populations, qu’il s’agisse des utilisateurs des systèmes, ou des ingénieurs qu’il faut former { de nouvelles approches de développement.

Les entreprises se recentrent sur le cœur de métier

La globalisation et ses incidences sur l’ingénierie système

L’évolution continue des technologies

Innover ou disparaitre

L’incontournable développement durable

Les réseaux sociaux : un changement culturel majeur

Des évolutions de population globalement très différenciées

Après la génération X, puis la génération Y, voilà la génération Z !

Réforme des Universités françaises



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4.1 Les entreprises se recentrent sur le cœur de métier

Le renforcement de l'économie mondiale oblige l’entreprise { se concentrer sur son cœur de métier et { investir pour affronter les contraintes du marché et la concurrence : réduction des cycles de développement et des coûts, contraintes sécuritaires et règlementaires…

La même économie mondiale conduit à se focaliser sur la création de valeur : de plus en plus de services, au détriment des produits. Mais pas de service sans produit : pour vendre des heures de simulation, encore faut-il avoir le simulateur. Les services visent une amélioration de « l’expérience utilisateur » par une meilleure prise en compte :

des besoins de l’utilisateur dans chacun de ces contextes d’utilisation du système ;

des propriétés du système, et notamment l’ergonomie de l’interface, la conception graphique de l’application et les fonctionnalités proposées ;

de la valeur d’utilisation apportée { l’utilisateur, et { la communauté.

La frontière entre l'industrie et les services devient de plus en plus floue. Deux mouvements sont à l'œuvre : d'une part, les entreprises industrielles se recentrent sur leur cœur de métier et externalisent, y compris des tâches liées à la production ; d'autre part, les entreprises industrielles sont incitées par l'évolution de la demande à associer une part croissante de services à leurs produits industriels.

Les sources de valeur ajoutée se déplacent : de la possession de matières premières ou la capacité à produire des biens manufacturés à faible valeur ajoutée, vers la capacité à produire des idées, des concepts qui sont introduits dans les produits. Ce phénomène est dénommé par certains économistes comme l'essor de « l'économie de la fonctionnalité ».

Une fois leur cœur de métier bien défini, les entreprises identifient et sécurisent les technologies clés vitales pour leur marché de demain. La diminution drastique des délais (« Time to Market ») et des budgets de développement (« Design to Cost ») conduit l’entreprise { prendre des risques, et parfois à utiliser des technologies dont la maturité n’est pas celle attendue. Ceci conduit aussi { une stratégie généralisée de réutilisation, et à une prise en compte accrue des aspects légaux et environnementaux. Chaque fois que le point d’équilibre paraît atteignable, des lignes de produits sont mises en place ; l’investissement initial et l’organisation nécessaires sont souvent sous-estimés. Certains produits – systèmes ont une durée de vie plus courte alors que d’autres voient leur retrait du marché retardé. Quoi qu’il en soit, la turbulence de l’environnement oblige { une totale maîtrise du système à produire.

Création de valeur et partenariats industriels à long terme

La conception du système avec son LCC (« Life Cycle Cost ») reste un défi commercial

Maîtriser les technologies clés.

L’industriel reste responsable en termes de sûreté de fonctionnement et de sécurité



23

4.2 La globalisation et ses incidences sur l’ingénierie système

La lente démocratisation et l’amélioration de la gouvernance des puissances émergentes ne les rendent pas moins compétitives. D’ici quelques années, des pays comme l’Inde ou la Chine proposeront des solutions concurrentes. Les BRIC (Brésil, Russie, Inde, Chine) représentent l’essentiel de la croissance mondiale : 7% en 2010 alors que l’Europe ne dépassera pas 1,7%. D’ici { 5 ans, les villes des BRIC représenteront 30% de la croissance privée mondiale, et plus de 60% de la croissance. C’est l{ que les entreprises du CAC 40 vont chercher leur croissance propre. C’est devenu un impératif stratégique.

On constate un transfert de 6% à 8 % des activités des pays occidentaux vers les pays émergents. 60% des produits intégrés en Europe est fait { l’extérieur. Même si 20% { 25% de la production européenne est exportée, l’Europe n’est plus le centre de gravité du monde.

Evolution de la production industrielle (niveau 100 en 2005) Source OCDE STAN Janvier 2011

Les sociétés étrangères développent des filiales locales, qui permettent d'accéder aux marchés domestiques et aux nouvelles technologies. En 2006, la part des sociétés sous contrôle étranger dans le chiffre d’affaires total des produits fabriqués montait à 80% en Irlande, contre 3% au Japon. Dans les services, la part de chiffres d’affaires sous contrôle étranger était supérieure à 30% en Belgique, République Tchèque, Hongrie, Irlande, la Pologne, République slovaque et Suède. Dans le domaine automobile, seulement 20% du véhicule est construit par l’industriel lui-même dans son pays d’origine.

80

90

100

110

120

130

140

De nouveaux compétiteurs issus des pays émergents

L’ingénierie des services reste un élément différenciateur par rapport aux pays émergents

L’approvisionnement international et offshore est réalisé { plus de 60% hors Europe

Le management de la diversité culturelle est un prérequis

Les différences de réglementation entre pays ajoutent à la complexité



24

Il n’y a plus de vision pertinente, sans une analyse du monde dans lequel les produits, systèmes et services sont conçus, développés et diffusés. Le management de la diversité culturelle est un prérequis tant au niveau du produit à développer que du processus d’ingénierie à mettre en place :

les équipes sont multi-nationales ;

les systèmes d’approvisionnement sont mondiaux ;

les différences de réglementation entre pays ajoutent à la complexité.

Recherche & Développement

En 2007, environ 22% des articles scientifiques impliquaient des co-auteurs internationaux, 3 fois plus qu’en 1985. Plus de 15% des brevets enregistrés par un pays de l’OCDE concernaient des inventions faites { l’étranger.

Le nombre d’étudiants étrangers dans les pays de l’OCDE a doublé entre 2000 et 2006. La mobilité internationale des étudiants de niveau doctorat a sensiblement augmenté depuis les années 2000. La croissance a été particulièrement forte au Canada et en Nouvelle Zélande, mais également en Norvège et en Espagne. Les non-citoyens représentent plus de 40% de la population doctorale en Nouvelle Zélande, Suisse et Royaume Uni, mais moins de 5% en Italie et en Corée. En 2006, les Etats-Unis ont accueilli la plus grande population doctorale étrangère, avec plus de 92 000 étudiants étrangers, suivi par le Royaume-Uni (38 000) et la France (28 000).

Coût en $ de l’heure de travail en production. Source Bureau international du travail (2007)



25

Le cas des PME

Les PME représentent 60 { 70% de l’emploi dans la plupart des pays et ce sont elles qui créent la majorité des emplois. La France et l’Allemagne ont le plus faible taux de défection de PME : 12% ({ comparer aux 25% en moyenne de l’OCDE, aux 50% des USA et aux 34% du Royaume Uni). 30 { 60% des PME sont innovantes. Même si elles n’ont pas de service de R&D, ce sont celles qui ont le plus fort taux de croissance.

Répartition des PME dans l’UE Répartition des PME aux USA Source OCDE-Eurostat

Les petites entreprises se concentrent traditionnellement sur les marchés intérieurs. Mais d’autres se mondialisent de plus en plus, souvent { la faveur de liens et de regroupements interentreprises. Environ 25% des PME manufacturières sont maintenant compétitives au niveau international. La globalisation incite les PMEs à se regrouper en clusters pour avoir la capacité à répondre à des appels d'offre nationaux ou internationaux, qui nécessitent un éventail large de compétences. Sensing Valley en est bon exemple dans le domaine des capteurs. La non concurrence interne et l'acquisition d'une compétence de systémier caractérisent cette évolution des PMEs vers les clusters.

4.3 L’évolution continue des technologies

Des matériaux Hautes Performances pour des produits Hautes Performances

Accroissement exponentiel des capacités de traitement et stockage d’informations

Montée en puissance des nanotechnologies

Le rythme du changement scientifique et de la dissémination des technologies s’accélère. La loi de Moore s’applique toujours : tous les 18 mois à coût constant, la puissance de calcul est multipliée par 2.

Les matériaux hautes performances, AsGa pour les semi-conducteurs hyperfréquence de puissance, multicouches (001)Fe/(001)Cr par épitaxie pour la magnétorésistance géante par exemple, ont permis une augmentation drastique de performances des produits et systèmes qui les intègrent : antennes actives, disques durs à très haute densité …

93,00%

5,90%

0,90%

0,20%

<10 10-50 50-249 >249

50% 38%

8% 4%

0-9 10-99 100-499 >500



26

L’invasion des nanotechnologies

BLUE GENE/L (IBM) plus de 100 téraflops

Les nouvelles technologies de l’information ne sont pas en reste avec des capacités de traitement et de stockage d’information de plus en plus sophistiquées :

NEC (« Network Enabled Capability ») et NCO (« Network Centric Operation ») qui permettent le « right information, right place, right time - and not too much » ont révolutionné les communications militaires en réseau ;

les capacités de traitement issues de l’évolution du Calcul Haute Performance et du « grid computing » qui donnent accès à de nouvelles fonctionnalités, comme la simulation multi-physique, par exemple ;

le traitement de très grandes bases de données (datamining, indexation globale).

Les inventions dans les nanotechnologies augmentent depuis la fin des années 90. Entre 1996 et 2006, les brevets en nanotechnologies au titre du Traité de coopération en matière de brevets (PCT12) ont augmenté de 16.5 % par an en moyenne contre 11 % pour l'ensemble des demandes PCT. Sur la même période, plus des deux tiers des brevets en nanotechnologies étaient originaires des États-Unis (43 %), du Japon (17 %) et d'Allemagne (10 %). La Corée a aussi investi massivement dans les nanotechnologies ; Elle se classe au quatrième rang pour la prise de brevets (3.7 %).

12

« Patent Cooperation Treaty » : Traité international de coopération en matière de brevets



27

4.4 Innover ou disparaitre

Les nouvelles technologies pilotent de nouveaux produits et services sophistiqués.

Elles permettent des améliorations majeures en productivité et en qualité

Les sous-systèmes et infrastructures des nouveaux produits

…sont eux-mêmes complexes et sophistiqués

…comportent souvent des technologies numériques

…ont un niveau d’interopérabilité qui n’est pas systématiquement adressé

Nouveaux pilotes de l’innovation : éthique, esthétique, valeur pour le client.

Selon les derniers chiffres de l'Institut National de la Propriété Intellectuelle (INPI), 16580 brevets ont été déposés en 2010 soit une hausse de 2,9 % par rapport à 2009 qui avait été marquée par un recul de 3,6 % par rapport à 2008. Cette hausse des dépôts est le "résultat conjugué de la progression de certains grands groupes et de certains acteurs majeurs de la recherche publique mais également des PME qui maintiennent leur effort en 2010 avec une augmentation de 10,8% du nombre de dépôts", indique l'INPI dans un communiqué.

Les groupes industriels dominent le top 20, suivis de près par trois organismes de recherche publique. Pour la troisième année consécutive, le constructeur PSA Peugeot a déposé le plus grand nombre de brevets (1152), suivi par Renault (562). Le groupe de cosmétiques L'Oréal est troisième (496) et devance d'une unité le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), tandis que l'équipementier aéronautique et de défense Safran se place en 5e position avec 426 brevets déposés. Le constructeur aéronautique européen EADS, maison-mère d'Airbus, est 6e, avec 405 brevets déposés. Le CNRS arrive 7e avec 380 brevets.

Il existe une forte corrélation positive entre le nombre de familles triadiques13 de brevets et les dépenses de R&-D financées par les entreprises. De tous les pays de l'OCDE, ce sont les Pays-Bas qui affichent la plus forte intensité en brevets (240 familles triadiques par milliard USD de R&-D financée par l'industrie), devant la Suisse (186), le Japon (164) et l'Allemagne (163). Dans des pays comme le Brésil et la Chine, le nombre de brevets rapportés aux dépenses de R&-D est faible.

13

Une famille de brevets est triadique lorsqu’elle a été déposée auprès de l'Office européen des brevets, de l'Office japonais des brevets et à l'United States Patent and Trademark Office (USPTO)



28

Le poids des dépenses de R&D dans le PIB de l’UE-27 s’élève { 2% en 2009. Ce niveau est très inférieur { celui de l’OCDE (2,3%), des États Unis (2,8%) et du Japon (3,4%). Les efforts en matière de recherche et développement sont très différents au sein de l’Europe. La Suède (3,6%) et la Finlande (3,96%) caracolent en tête, avec une position de leader au niveau mondial. Ils sont suivis par le Danemark (3%), l’Allemagne (2,82%) et l’Autriche (2,75%) puis la France (2,21%). A noter l’effort important du Portugal qui dépense 1,66% de son PIB en recherche en 2009 contre seulement 0,73% en 2000.

Familles triadiques de brevets et R-D financée par l'industrie, en milliards de $



29

Evolution de la R&D des entreprises. Source OCDE

Pour l'ensemble de la zone OCDE, la R&D tend à évoluer de façon plus marquée que le produit intérieur brut (PIB) au cours du cycle économique. On peut donc penser que le recul attendu du PIB du fait de la crise actuelle s'accompagnera d'une baisse encore plus importante de la dépense de R&D.

Dans la zone OCDE, les entreprises ont assuré les 2/3 du financement de la R&D en 2007. Le financement de la R&D par les entreprises a progressé en moyenne plus rapidement que le financement public de la R&D au cours des 25 dernières années.

L’innovation devient une priorité si l’Europe veut dégager de nouveaux modèles de croissance, non seulement pour répondre à la crise comme le mentionnent à juste titre plusieurs considérants de la déclaration de Grenade, mais aussi pour se différencier et créer de la richesse l{ où elle tend { aller, notamment dans l’économie de l’immatériel.

L'usage des technologies tire l'innovation dans les produits et les services. En 2007, les produits fabriqués de haute et moyenne technologie représentaient plus de 60% du total des produits fabriqués. Dans le marché de la technologie, entre 1996 et 2006, l’Union Européenne a fait passer sa balance des paiements de déficitaire à excédentaire.

Les TIC comme moteur de compétitivité dans tous les métiers

L’usage des TIC14 est porteur de productivité et de compétitivité. Cette création de valeur n'est cependant pas un résultat automatique de l'investissement dans les TIC ; elle trouve sa source dans la réorganisation des processus opérationnels de l'appareil productif. La circulation et le traitement de l'information se font désormais en temps réel ; cette réorganisation ne concerne plus seulement l'entreprise elle-même ; grâce à Internet, elle englobe l'ensemble des relations et des échanges que l'entreprise entretient avec ses partenaires, clients et fournisseurs, lui donnant un périmètre beaucoup plus large désigné généralement sous le nom « d'entreprise étendue ».

14

Technologies de l’Information et de la Communication



30

Les TIC comme une opportunité aux entreprises pour réinventer leur façon de faire

L’analyse des pratiques innovantes permet d’identifier de nombreux champs d’applications pour la création de valeur, comme par exemple :

conception coopérative des nouveaux produits dans le processus de développement comme par exemple, le Plateau Virtuel de conception du nouveau Falcon 7X de Dassault, qui a permis une réduction par 2 des cycles de conception, une diminution par 10 des anomalies de conception, une réduction par deux des coûts d’assemblage ;

relations en temps réel et personnalisées avec les fournisseurs (exemples des portails fournisseurs d’Airbus et PSA, qui permettent d’optimiser les chaînes de production et de réduire de 20% les coûts d’achat) et les clients (exemple du portail client de Renault pour ses concessionnaires, qui leur permet d’obtenir les pièces de rechange en quelques heures) dans le processus de vente et de production ;

répercussion immédiate des informations de marché sur les fournisseurs et la gestion des stocks dans les processus de distribution.

4.5 L’incontournable développement durable

L’exigence universelle d'un plus grand respect des droits de l'Homme, de processus démocratiques et de développement durable offre de nouveaux débouchés économiques.

Pénurie de matière première

Accroissement des coûts de production

Une nouvelle valeur : l’éco-efficacité

Emergence de nouveaux marchés



31

Pots catalytiques, disques durs, peintures luminescentes, batteries, … les terres rares (cérium, yttrium, dysprosium, lanthanide,…) sont omniprésentes dans l’électronique ou l’automobile. La Chine a capturé 97% de la production mondiale et l’a déj{ utilisée comme arme diplomatique !

Pour l'ensemble des technologies liées à l'environnement, la recherche européenne a produit le plus grand nombre de brevets : plus de 30 % des inventions brevetées au milieu des années 2000. Les parts des États-Unis et du Japon sont comprises entre 18 % et 26 %. Les BRIICS (Brésil, Fédération de Russie, Inde, Indonésie, Chine, Afrique du Sud) sont également fortement impliqués dans la gestion des déchets, la lutte contre la pollution de l'eau et les énergies renouvelables.

Sur la période 1996-2006, le nombre d’inventions brevetées dans le secteur des énergies renouvelables (+20%) et le contrôle de la pollution de l’air (+12%) a cru plus rapidement que le moyenne des brevets enregistrés (+11%).

Une ingénierie éco-efficace

Le développement durable, c’est aussi l’occasion de repenser le processus d’ingénierie. L'éco-conception est une approche qui prend en compte les impacts environnementaux dans la conception et le développement du produit et intègre les aspects environnementaux tout au long de son cycle de vie (de la matière première, à la fin de vie en passant par la fabrication, la logistique, la distribution et l'usage). On parle alors indifféremment d ’Eco conception, Eco design, design écologique, design durable ou design responsable ; tous ces termes désignent la volonté commune de concevoir des produits respectant les principes de développement durable ; i.e. permettant de :

réduire la consommation de matière première et d’énergie ;

réduire la dispersion des substances toxiques ;

améliorer la recyclabilité ;

maximiser l’utilisation d’éléments renouvelables ;

étendre la longévité des produits.


http://fr.wikipedia.org/wiki/Design

http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9veloppement_durable


32

4.6 Les réseaux sociaux : un changement culturel majeur

La transformation de l'économie et les sociétés industrielles se réalise dans une économie de services fondée sur les connaissances et l'information. La démocratisation de l’accés haut débit { Internet pour l’entreprise, mais aussi pour le particulier rapproche les individus et engendre une croissance quasi exponentielle des réseaux sociaux.

Ces nouveaux espaces d’échanges collaboratifs et communautaires (Facebook, MySpace, Wikipedia ; etc.) sont apparus ces dernières années comme nouvelle forme du savoir numérique : nouvelles manières de s’informer, d’apprendre, d’enseigner… et de penser avec des organisations ou individus reliés entre eux par des liens qui sont créés à l’occasion d’interactions sociales.

L’identité de l’internaute, son expertise et son carnet d’adresses constituent le pivot d’un réseau social. L’internaute est tour { tour un « consommateur » et « consommacteur ».

Le Web 2.0 est également une révolution des services, qui exploitent les données collectées et stockées. Ces données valent de l’or.

Tout le monde a accès à tout

Plus d’interactions et plus d’apprentissage (e.g. Wikipédiadia)

Les réseaux sociaux sont un support pour de nouveaux services (Facebook, Twitter,….)

Le respect de la vie privé devient un incontournable

Généralisation de l'accès au haut débit



33

La dimension sociale entraîne des questionnements sur les atteintes possibles à la vie privée. Les utilisateurs fournissent les données et les métadonnées, qui appartiennent ensuite à la communauté ; in fine, on peut se demander qui est propriétaire de quoi ?

De nouveaux risques apparaissent :

confidentialité des échanges et respect de l’information de la personne ;

risque en matière de sécurité (vol, détournement ou utilisation frauduleuse des données personnelles) ;

spam, spyware, utilisation frauduleuse des données personnelles par des tiers malveillants ;

absence de vérification des données ;

divulgation d’informations nominatives massives et sensibles au sens de la CNIL ;

omniprésence « d’info-pollutions » : surabondance, désinformation (rumeurs…), contamination (sectes…), invasion publicitaire.

4.7 Des évolutions de population globalement très différenciées

De nombreux départs à la retraite sont prévus sur la période 2020-2025. Comme le présente la figure suivante, les courbes se croisent : les départs à la retraite ne seront pas compensés par les arrivées de jeunes sur le marché de l’emploi. Se crée un vide que les nouvelles générations ne pourront pas remplir, surtout dans le secteur technique.

Départs à la retraite et arrivées de jeunes15

15

Source : Centre d’Analyses Stratégiques

400

500

600

700

19

94

19

96

19

98

20

00

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

*1000

Nouveaux retraités Débutants

Les « baby boomers » partent massivement en retraite

Manque de jeunes ingénieurs

Désaffection pour les disciplines scientifiques dans les pays occidentaux



34

A cette pénurie se rajoute la désaffection des jeunes pour les secteurs techniques et scientifiques. Les deux effets cumulés engendrent une modification du comportement des recruteurs :

recrutement des meilleurs avant leur sortie du cursus ;

établissement d’accords de coopération entre Universités-Ecoles d’ingénieurs et Industriel dans le secteur de la formation de cadres techniques.

Parallèlement, il y a proportionnellement plus de salariés en France que de chiffre d’affaires ; il faut donc s’attendre { un rééquilibrage. Les effectifs des entreprises du CAC 40 ont baissé de 4,2% sur les 3 dernières années, avec une décrue particulièrement forte dans le domaine de l’automobile. Dans l’aéronautique elle ne fait que commencer (38% des effectifs EADS sont encore en France) ; l’industrie, hors construction, ne représente plus que 15,2% des emplois en France.

Mais il n’y a pas de fatalité { la désindustrialisation, le dynamisme des pays émergents stimule l’effort de recherche en France ; Michelin augmente ses volumes dans le BRIC mais monte en valeur dans ses investissements en France ce qui permet de stabiliser l’emploi { forte valeur ajoutée.

Ce phénomène mondial de vieillissement conjugué à une transition démographique accentue l’écart avec les pays dits émergents et rend plus complexe le management des hommes.

A-t-on l’âge de ses artères ? La volonté de prendre des risques diminue-t-elle avec l’âge ? La « vieille Europe » conservera-t-elle son esprit d’initiative son goût pour l’innovation ?

Les ressources humaines en science et technologie (RHST) sont des acteurs majeurs de l'innovation. Dans la plupart des pays de l'OCDE, elles représentaient plus d'un quart de l'emploi total en 2008. Cette part était plus importante en Europe du Nord (39.6 % en Suède, 39.1 % au Danemark, 38.0 % en Norvège, 34.2 % en Finlande), en Australie (35.8 %), au Canada (35.5 %) et aux États-Unis (32.3 %).

L'âge médian en 2030 : un autre différenciateur



35

Fin 2008 (source OCDE) le nombre de chercheurs en Europe, Etats Unis et Chine était identique, aux environs de 1,3 million, mais en très forte croissance pour la Chine bien sûr.

Dans les pays émergents en 2006, le nombre de doctorats décernés au Brésil et en Fédération de Russie, l'Inde et la Chine pris ensemble était égal à la moitié du nombre dans l'ensemble des pays de l'OCDE. Bien que les taux de diplômés soient plus faibles en dehors de la zone OCDE, le Brésil et la Fédération de Russie décernent un nombre de doctorats par cohorte supérieur à la moyenne OCDE.

Diplômés de niveau doctorat dans la zone OCDE, par pays d'obtention du diplôme, 2006. Source OCDE

Les doctorats sont plus nombreux dans les sciences que dans l'ingénierie, mais la situation s'inverse pour les diplômes universitaires du premier cycle. La France et Israël forment près de cinq scientifiques pour un ingénieur, l'Espagne et la Nouvelle-Zélande quatre pour un, et l'Allemagne et la Suisse près de trois pour un. En revanche, en Corée, les programmes d'études doctorales ont produit deux fois plus d'ingénieurs que de scientifiques.

En 2006, les universités des pays de l'UE ont décerné plus de 99 000 doctorats, soit la moitié du total de la zone OCDE. Les États-Unis et l'Allemagne en ont attribué respectivement 56 000 (28 %) et 25 000 (13 %). L'UE occupe une place encore plus importante dans les disciplines liées { la Science et l’Ingénierie. La France, la Pologne et le Royaume-Uni ont affiché une part de diplômés nettement plus élevée dans les matières scientifiques que dans toute autre discipline.

Constat inquiétant : le nombre d’étudiants inscrits et diplômés en mathématiques, science et technologie est en décroissance constante, en % du nombre total d’étudiants, partout en Europe depuis 1999, passant de 26,2% en 1999 à 24,7% en 2008, sauf en Allemagne (31%), la France est à 23,8%. (Source Eurostat).



36

4.8 Après la génération X, puis la génération Y, voilà la génération Z !

Sur les dernières décades, les Baby-boomers ont été le groupe dominant dans la force de travail de l’entreprise. Ils ne le seront plus ; les départs à la retraite naturels, anticipés ou forcés auront réduit leur importance, même s’ils détiennent une connaissance de l’entreprise unique. Ils sont remplacés par les générations X dans les positions de management et la génération Y constitue un groupe de plus en plus important dans la force de travail de l’entreprise. On attend alors du management qu’il contrôle une force de travail multi-générationnelle et qu’il acquière le leadership propre { chaque génération.

Génération "Y" "X" Baby-Boomers

Née en 1981-1997 1961-1981 1946-1961

Expérience fondatrice La bulle internet La recherche du profit Génération 68

Age en 2010 Moins de 30 29-49 49-69

Caractéristiques et

préoccupations 2010

. Aspiration à l'entreprenariat

. Succès des experts

. Forte conscience sociale

. Habiles en IT

. Motivé par les échanges

. Va changer d'emploi

durant sa carrière . Travaille en mode

collégial

. Précurseurs, efficaces avec l'informatique

. Idéaliste

. Très social

. Tradionnaliste et loyal à

l'entreprise

. Certains ont appris l'outil informatique

Age en 2020 23-39 33-59 60 et plus

Caractéristiques et

préoccupations 2020

.Focalisation sur

l'entrepreneuriat

. Gestion propre de la carrière et du style de vie

. Certains "lâchent prise" quand la vie professionnelle

ne satisfait pas les attentes

. Progression vers cadre

supérieur

. Style de management participatif

. Management de ressources multi-

générations

. Diminution de l'implication

professionnelle, sans nécessairement passer à la

retraite

. Potentiellement toujours à

dominer les conseils d'administration et comités de

direction

Sur la période, plusieurs générations cohabitent au sein des entreprises ; chacune ayant

Trois générations cohabitent sur le lieu de travail

Les objectifs de chaque génération ont changé

Faire travailler ensemble ces générations : un défi pour l’ingénieur système et le manager

Caractéristiques des 3 générations actives sur le lieu de travail (Source Boston Consulting Group The manager of the 21st century: Vision 2020)



37

des caractéristiques différentes et nécessitant des modes de management ad-hoc. La gestion des ressources humaines devient très pointue et sophistiquée. Le transfert intergénérationnel des savoirs devient une préoccupation stratégique.

Bien que les équipes multi générations existent depuis toujours, la performance des projets peut être affectée par des incompréhensions, voire des tensions, dont l’origine provient de différences générationnelles. Le défi de l’ingénieur système est de concilier des comportements de générations et des valeurs pour créer le maximum de synergie au sein des équipes projet.

La génération Y - nés entre 1981 et 1997. Ce sont les enfants des Baby-boomers

Caractéristiques personnelles Caractéristiques professionnelles

Confiance en soi (enfant-roi)

Importance de l’indépendance et de l’immédiat

Ouverture d’esprit (diversité, mondialisation)

Niveau de scolarisation élevé

Grande fragilité

Recherche d’autonomie, de réalisation, de défis

Recherche de reconnaissance

Recherche d’équilibre vie privée –travail

Les atouts de la génération Y :

le diplôme et l’expérience (stages, emplois précaires) ;

l’autonomie: réticence au contrôle des horaires de travail, ils savent que le plus important n’est pas de détenir l’information mais de savoir où elle est ;

les réseaux : Facebook pour les amis, mais Twitter et LinkedIn pour le travail, Internet espace public et social. Ils savent très bien gérer la transparence et l’interpénétration entre vie privée et travail ;

engagement : un emploi oui, mais pas seulement pour le salaire. Ils sont portés par une envie de reconnaissance, de sens et d’épanouissement. Leur qualité de vie est très importante ;

un rapport inédit avec la hiérarchie: remise en cause les hiérarchies établies (systèmes pyramidaux classiques, ils pensent, travaillent et agissent sur un mode plus collaboratif).



38

La génération X - nés entre 1961 et 1981


Individualisme

Niveau de scolarisation élevé

Importance accordée à la liberté

Goût de l’aventure

Peu de loyauté organisationnelle

Recherche d’équilibre vie privée –travail

C’est la première génération des temps modernes { gérer sa propre carrière. La génération X a tendance { changer d’employeur et de marché selon l’intérêt pour sa carrière personnelle.

Elle a vécu un creux de vague au niveau professionnel, trouvant difficilement des emplois stables et bien rémunérés.

La révolution manquée de 1968 a fait d’eux des apolitiques convaincus, bien plus préoccupés par la conquête de l’espace et le progrès des sciences et des techniques. Ils ont grandi dans un monde en plein bouleversement. La génération des X a été témoin et victime collatérale de la fin de la guerre froide, de la chute du mur de Berlin, des divorces en série, de l'explosion des hautes technologies accompagnées de récessions diverses.

Cette génération présente des risques et des opportunités pour le manager :

elle peut se prévaloir d’un nombre significatif d’individus de fort calibre ayant

une bonne expérience internationale ;

comparée aux autres générations, elle est moins sexiste, plus instruite

techniquement et plus attirée par le travail en équipe et une approche collégiale ;

avec la pénurie de main d’œuvre prévisible, ce groupe peut fournir les cadres

supérieurs de l’entreprise ;

quelques préalables à résoudre : avec quels challenges conserver les meilleurs ?

Comment gérer la transition avec la génération précédente ? Quel équilibre entre

jeunesse et expérience ? Quels parcours de carrière leur proposer ?

Les baby-boomers, nés entre 1946 et 1961

Leurs enfants appartiennent à la génération Y.


Estime de soi

Satisfaction des besoins personnels

Bâtisseurs de programmes sociaux

Importance de la carrière

Importance des succès professionnels

Équilibre entre loyauté organisationnelle et poursuite de rêves



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Cette génération est marquée par la loyauté, le sens du devoir et l’accomplissement dans le travail. Elle est caractérisée par :

entrée sur le marché du travail avec des possibilités d’emplois exceptionnelles ;

préoccupation des valeurs familiales (malgré les nombreux divorces) ;

vie centrée sur le travail et la valorisation sociale liée à la carrière ;

respect de l’autorité et de la structure hiérarchique ;

sentiment d’appartenance { l’entreprise; collaborateurs considérés comme une

famille ;

connaissance moindre des technologies de l’information et

des communications.

La génération Z débute avec le pic de naissances de l'an 2000.

Ils auront toujours connu ce que les générations précédentes appellent encore les nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC). Proches de la génération Y dans leurs attentes, ils ne connaîtront pas de difficulté à trouver un emploi.

4.9 Réforme des Universités françaises

Le processus de Bologne est { l’origine d’un grand et long chantier qui vise à harmoniser les cursus de formation au niveau Licence, Master et Doctorat. Dans ce contexte d’assurance qualité européen (ENQA), l’AERES16 est l’agence d’évaluation de la recherche (Laboratoires) et de la formation (diplômes) sur laquelle s’appuient les universités dans le cadre de leur autonomie, ainsi que les établissements (écoles) rattachés { d’autres ministères que celui de l’enseignement supérieur et de la recherche.

La LRU donne des pouvoirs étendus au président et au conseil d’administration en termes de gouvernance, sur la base d’évaluations nationales des laboratoires et des

16

Agence d’Evaluation de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur

Une même architecture de formation universitaire au niveau européen

Autonomie des Universités, Loi LRU pour définir leur stratégie, leurs champs d’excellence

Réseaux d’Universités et d’Ecoles d’ingénieurs pour accroître la notoriété et partager les moyens.

Le financement national des projets de recherche soutient les pôles de recherche locaux (pôles de compétitivité) dont plusieurs sont concernés par l’IS



40

formations par l’AERES ainsi que des individus par le CNU ; en particulier la gestion de la masse salariale, de l’immobilier et du recrutement est transférée aux Universités.

Comparées aux Universités anglo-saxonnes, les Universités françaises doivent acquérir et développer une dimension management à la hauteur des enjeux. Les Universités restent globalement mal managées. Les Présidents, élus, sont des scientifiques de haut niveau mais n’ont aucune formation ni aucune expérience de management alors que l’entité dont ils ont la responsabilité a maintenant la taille d’une entreprise moyenne : plusieurs milliers de personnes, plusieurs centaines de million d’€ de budget.

le choix des orientations et de la stratégie scientifique est plutôt le fait des Départements/UFR (Unités de Formation et de Recherche) que de la gouvernance de l’Université ;

les relations sont de plus en plus fortes avec les Régions qui fournissent une partie du financement.

L’Agence Nationale de la Recherche est maintenant l’agence de financement de la recherche tant fondamentale que finalisée, qu'elle soit conduite dans la sphère publique ou en partenariat public-privé. Elle est aussi un financeur important des Pôles de Compétitivité, primordial en termes de labellisation scientifique.



41

5. Les attentes des entreprises et des projets

L’accroissement de la complexité { la fois technologique, humaine et organisationnelle, de la diversité des utilisateurs, l’instabilité des financements mettent en évidence la nécessité d’une meilleure IS pour raccourcir les délais de développement et réduire le coût des programmes.

Les paragraphes suivants identifient les besoins et attentes qui nous paraissent les plus significatifs.

Développer des systèmes performants

Organiser l’entreprise

Développer des services innovants pour rester dans la compétition

Interconnecter les systèmes

Simplifier … le KISS dans ses derniers retranchements

Développer des systèmes hétérogènes flexibles

Développer des systèmes autonomes ultra évolutifs

Augmenter la confiance dans les systèmes complexes

Modéliser et simuler globalement le système

Intégrer le Facteur Humain

Capitaliser, retrouver, réutiliser l’information

Gérer l’obsolescence et les nouvelles technologies



42

5.1 Développer des systèmes performants

L’amélioration des performances est un sujet incontournable. Les performances sont dépendantes du système/produit/service développé et du domaine applicatif auquel il appartient. Nous distinguons :

les performances du processus d’IS, à savoir : développer plus vite, moins cher et avec une meilleure qualité. L’ « Earned Value Management System »17 est un bon exemple de pratiques d’estimation et de suivi à recommander ;

les performances du système lui-même, performances intrinsèques telles qu’on peut les lister dans une TPM (« Technical Performances Measures ») : consommation d’énergie, masse, volume, temps de réponse,…

Les apports attendus de l’IS sont perceptibles dans une définition extrapolée légèrement de celle de la norme initiale IEEE 1220 : « Approche collaborative et interdisciplinaire, fondée sur la science et l’expérience, qui englobe les activités pour concevoir, développer, faire évoluer et vérifier un ensemble de processus, produits et compétences humaines apportant une solution globalement optimisée sur tout le cycle de vie à des besoins identifiés et acceptable par l’environnement». Ainsi, attend-on de la bonne mise en œuvre de l’IS, notamment du fait de son approche coopérative et multidisciplinaire d’ingénierie globale dans une vision système :

une meilleure maîtrise des produits de l’IS ;

une optimisation de l’adéquation entre besoin exprimé et qualité effective du produit : le bon produit est conçu du premier coup ;

une meilleure anticipation des problèmes et des risques concernant tant le programme que le système et son environnement tout au long du cycle de vie ;

une meilleure maîtrise des délais, et, grâce { l’ingénierie simultanée, un raccourcissement des temps de mise sur le marché des produits ;

une meilleure maîtrise des coûts, et notamment une anticipation très en amont du coût global de cycle de vie ;

une meilleure efficacité dans la maîtrise de la transdisciplinarité et de la coopération de multiples acteurs ;

une amélioration des coopérations et un accroissement de la satisfaction de toutes les parties prenantes ;

17

Voir http://en.wikipedia.org/wiki/Earned_value_management

Des systèmes performants

Des processus de conception efficaces

Une méthode d’estimation de la performance


http://en.wikipedia.org/wiki/Earned_value_management


43

une meilleure optimisation du compromis global enjeux sur contraintes des produits et lignes de produits.

Tous les efforts de la discipline doivent conduire à une amélioration des performances qualitativement et quantitativement vérifiables.

5.2 Organiser l’entreprise pour une ingénierie efficace

Les enjeux majeurs { relever au niveau d’une entreprise sont :

le développement de ses activités dans le respect de ses objectifs globaux qui lui sont assignés ;

la compétitivité par la mise à disposition sur le marché de produits et de services innovants à des tarifs attractifs ;

l’efficacité par des processus optimisés (Lean), pilotés par les risques, les coûts et la valeur client ;

la cohérence des choix, le respect de standards imposant une traçabilité/justification et la réutilisation raisonnée de composants et de techniques ;

la maîtrise des produits et services acquis, utilisés et fournis sur leur cycle de vie.

Le cycle de vie d’un produit ou d’un service doit être pensé dans la cohérence de l’organisation dans laquelle il intervient. On parle alors d’ « Enterprise thinking »18 qui fait référence à un élargissement du concept « System Thinking » largement développé dans les années passées. Il convient alors de considérer :

pour un produit ou un service, l’ensemble des parties prenantes qui ont une préoccupation vis-à-vis de celui-ci ;

pour une partie-prenante, l’ensemble des produits/systèmes { gérer.

On parle alors de :

« Enterprise system Engineering »19 pour considérer l’IS comme un des processus de l’entreprise et de l’intégrer dans une cohérence d’ensemble ;

18

“Systems Engineering: A 21st

Century Systems Methodology”, Derek K. Hitchins, Ed. Wiley

19 “Engineering the enterprise”, George Rebovich Jr, the MITRE Corporation. Voir http://www.mitre.org

Une organisation cohérente pour une ingénierie efficace

L’ « Enterprise System Engineering »

Les cadres d’architecture en support { l’ « Architecting »


http://www.mitre.org/work/tech_papers/tech_papers_07/07_0434/07_0434.pdf


44

« Architecting »20 pour la définition des hypothèses initiales et la gouvernance du cycle de vie de l’entreprise (« Enterprise Architecting »), du service ou du système (« System Architecting ») considéré.

Le continuum de l’entreprise (source TOGAF, Open Group)

Les besoins à couvrir par les activités d’architecture sont principalement :

la formalisation des bases du projet sur tout son cycle de vie : ingénierie et acquisition,

déploiement, entrainement, exploitation, maintenance et démantèlement ;

l’établissement d’une vision du projet partagée par l’ensemble des parties-prenantes ;

la définition des alternatives, opportunités et options possibles ;

la prise de décisions au plus tôt, avec les parties-prenantes, dans le respect de leur

responsabilité et droits d’en connaitre ;

la formalisation des principales « vraies » exigences sur le périmètre adressé.

20

« The art of systems architecting », Mark W. Maier, CRC Press



45

Adaptation de TOGAF pour l’« Enterprise Architecting » (source Thales)

Dans ce travail, la norme ISO-42010 aide à établir les points de vue des parties-prenantes et les cadres d’architecture comme TOGAF, DoDAF, MODAF, NAF, etc. permettent de formaliser l’architecture. Sont en particulier considérées les vues :

Programmatiques (vues de l’acquéreur et du fournisseur) ;

Opérationnelle (vue de l’utilisateur) ;

Système et technique (vue du développeur) ;

Non-Fonctionnelle, comme la sécurité, la sûreté de fonctionnement, les facteurs humains, etc. (principales vues des organismes d’accréditation).

Adaptation des travaux UK-MOD et OTAN (source Thales)



46

5.3 Développer des services innovants pour rester dans la compétition

Les pays émergents, en particulier ceux du BRIC, acquièrent des capacités d’ingénierie qui rejoignent celles des pays occidentaux et avec des écarts significatifs de compétitivité sur les produits manufacturiers. Cette concurrence accrue sur ces marchés oblige les Occidentaux à se focaliser davantage sur la création de services à valeur ajoutée. Le développement et la vente de services directement au client final permet de retrouver une compétitivité significative et de conserver ses emplois ; en particulier, il est extrêmement difficile de délocaliser ce type d’activité.

Penser « service » signifie passer d’une logique de performance technique produit { une vision capacitaire avec la notion de qualité de service (disponibilité, évolutivité, sécurité…), fournie { l’utilisateur dans le cadre de contrats de service. Ceci implique d’une part une connaissance de la valeur apportée au client pour la valoriser économiquement, d’autre part une mesure économique de sa performance pour la facturer. Sous-jacents sont le processus de création et de fourniture du service, ainsi que les infrastructures physiques (réseau, systèmes…).

Cette orientation change la vision des choses : par exemple, on ne vend plus des simulateurs d’avion mais des heures de simulation ; on ne vend plus des avions mais des heures de vol… Dans ce contexte, chaque acteur ou système constituant y est vu comme fournisseur (prestataire) ou consommateur-(bénéficiaires) de services.

La valeur est toujours co-créée.

Le service apparait alors comme le paradigme d’interactions prépondérantes, sinon uniques, entre les acteurs ou constituants du système. De manière générale, le service est défini comme le résultat d’interactions entre le fournisseur et le consommateur, et d’activités internes au fournisseur visant { répondre { un objectif donné du consommateur. La fourniture ou l’usage de produits tangibles peut être inclus dans la livraison du service. Il peut concerner d’autres parties prenantes que le fournisseur et consommateurs : tiers de confiance, autres participants { la réalisation du service, …

Certains points sont { examiner de façon spécifique au niveau de l’élaboration du service lui-même et des processus à mettre en place pour le réaliser :



47

un utilisateur souscrit à un abonnement (engagement d’utilisation du service) contre la fourniture du service. L’idée d’acceptation est changée : la signature du contrat se fait sur la base de l’utilisation du service ;

la présence de contrats entre entités. Le service est en principe fondé sur un contrat de service formalisant les engagements réciproques des parties prenantes, notamment sur le volet qualité de service attendue ;

le processus d’acquisition est modifié. Pour l’entité utilisatrice, on ne se préoccupe pas de ce qui se passe chez le constructeur ;

de nouvelles phases dans le processus de développement du service apparaissent: publication de l’offre de service, négociation contrat d’accord, mise en place du service.

Si les services introduisent de la complexité dans le système, ils autorisent aussi une flexibilité notable. En effet, leur caractère immatériel, donc pouvant dans une certaine mesure s’affranchir des contraintes physiques, autorise d’autres moyens de remplir l’objectif assigné au système. C’est ainsi que les services permettent une agilité supplémentaire en autorisant en particulier la réutilisation des capacités, d’où une efficience accrue en termes de gestion des ressources et de coûts.

Une ingénierie et un management de projet adaptés doivent donc être extrapolés des pratiques d’IS, qui sont principalement orientées conception de produits. Une fusion des référentiels existants d’IS et d’ingénierie des services, dans une vision de processus d’ingénierie « système de systèmes », est à promouvoir, pour mettre en cohérence les processus, les pratiques et les outils.

Ingénierie de services : une approche personnalisée http://service-eng.org/

La problématique n’est clairement pas restreinte { la simple dimension technique. L’ingénierie du système doit prendre en compte le plus en amont possible du système les aspects service, tout d’abord au niveau stratégique, en incluant dans la vision correspondante l’ensemble des organisations et parties prenantes susceptibles d’être concernées, tout au long de la création, de la fourniture, de l’utilisation, de l’exploitation


http://service-eng.org/


48

du service. Seule cette prise en compte globale permet l’évaluation du coût du service (et son éventuel prix ou la politique de prix), ainsi que l’ensemble des chaînes de responsabilité et flux nécessaires pour réussir son ingénierie. Ceci est d’autant plus critique que, rappelons-le, la valeur du service du point de vue de son consommateur procède le plus souvent d’une démarche de co-création.

5.4 Interconnecter les systèmes

Dans le contexte de complexité croissante, voire de globalisation de la société humaine, beaucoup de systèmes sociotechniques apparaissent aujourd’hui comme constitués de systèmes, chacun ayant sa finalité en propre. On parle alors de système de systèmes. Le système est alors considéré au cœur d’un écosystème : NEC + NCO (« Network Enabled Capability » et « Network Centric Operation »).

De manière générale, un système de systèmes résulte du fonctionnement collaboratif de systèmes constituants qui peuvent fonctionner de façon autonome pour remplir leur propre mission opérationnelle. Son objectif est d’obtenir des capacités opérationnelles supplémentaires par assemblage de systèmes constituants, en bénéficiant des émergences dues à leur synergie. A ce titre, sa conception diffère de celle d’un système traditionnel, même si l’ingénierie de systèmes et des services est à voir comme un socle de cette activité. L’ingénierie capacitaire constitue le cadre de l’ingénierie des systèmes de systèmes.

Les cinq critères21 suivants sont vérifiés dans un système de systèmes :

• les sous-systèmes ont une indépendance opérationnelle ;

• les sous-systèmes ont une indépendance managériale ;

• la définition et la configuration du système sont évolutives ;

• il existe des comportements émergents du système global ;

• les sous-systèmes sont distribués géographiquement.

Ces systèmes sont difficilement appréhendables par un seul être humain. Recourir à des modélisations et simulations de scénarios opérationnels est indispensable lors de l'ingénierie, en particulier pour vérifier le comportement des modes dégradés.

21

« Architecting principles for Systems-of-Systems », Mark W. Mayer

Voir http://www.infoed.com/Open/PAPERS/systems.htm

Concept de système de systèmes global et intégré, centré sur les hommes, les services, les organisations

Nécessité de s’adapter { des changements rapides et non prédictibles

Phénomènes accrus d’émergence et de vulnérabilité


http://www.infoed.com/Open/PAPERS/systems.htm


49

Issues du domaine de la défense, les notions de capacité et de démarche capacitaire sont maintenant employées dans de nombreux autres domaines. La capacité s’entend par la « capacité à faire ». La démarche capacitaire cherche à définir les dimensions d’une capacité et la contribution de chacune de ces dimensions. Ces dimensions, telles que définies par l’OTAN, sont connues sous l’acronyme DOTMLPFI (« Doctrine, Organization, Training, Material, Leadership, Personnel, Facilities, Interoperability »). Le tableau ci-dessous décrit succinctement ces dimensions.

Dimension Caractéristiques

Doctrine La doctrine concerne les valeurs et les règles métier qui sont appris et mis en œuvre par les opérateurs.

Organisation Cette dimension décrit l’organisation, en termes de structure, de rôle, de mode de régulation.

Entraînement Cette dimension concerne l’entraînement régulier des opérateurs dans le cadre de situation opérationnelle simulée faisant intervenir l’ensemble des acteurs du processus opérationnel. Cette dimension prend aussi en compte les différents modes opératoires qui doivent être mis en œuvre.

Matériel

/équipement

Cette dimension concerne les infrastructures et les dispositifs techniques mis en œuvre pour réaliser la capacité. Il s’agit, par exemple de dispositifs de télécommunication, des dispositifs de secours tels que des ambulances.

Personnel La dimension « personnel » concerne le recrutement, le profil de poste et le parcours de carrière des opérateurs. Cette dimension traite aussi de l’évolution des activités des opérateurs actuels, de leur formation, de l’évolution des postes et des profils de carrière, ainsi que du déploiement du projet en termes d’accompagnement du changement.

Information Cette dimension concerne l’information produite, traitée, communiquée ou consommée par les dispositifs techniques ou par les opérateurs humains. Il convient de distinguer :

ce qui relève des systèmes d’information, qui peut être traité et communiqué via des systèmes automatiques, et, à ce titre, doit être spécifié ;

ce qui relève des communications entre opérateurs humains sans passer par un système automatisé. Ce qui doit être spécifié concerne alors la capacité des opérateurs à communiquer (disponibilité d’un dispositif téléphonique, pour une communication à distance, inter-visibilité, ambiance sonore, pour une communication en un même lieu…).

Un système de systèmes comprend un certain nombre de systèmes, dont la plupart existaient préalablement. Il est nécessaire de faire évoluer ces derniers pour les impliquer au sein du système de systèmes. Les impacts en termes d’ingénierie sont principalement contractuels et de management pour pouvoir faire évoluer les systèmes.



50

Par ailleurs, les systèmes de systèmes vont devoir être conçus pour évoluer dans des territoires à développement durable, d’où la prise en compte des trois axes suivants : écologique, social, économique.

5.5 Simplifier … le KISS dans ses derniers retranchements

"Keep things as simple as possible, but no simpler." - Albert Einstein

“Je n'ai fait cette lettre-ci plus longue que parce que je n'ai pas eu le loisir de la faire plus courte” - Blaise Pascal

Il est souvent plus facile de faire d’abord complexe… la simplicité ne vient qu’après un effort supplémentaire. Or, c’est la recherche de cette dernière qui doit guider les actions en IS. Les dimensions de la complexité d’un système sont multiples. Il peut s’agir de fonctionnalités intrinsèques du système difficiles à satisfaire du fait de leur nombre. La complexité peut concerner la difficulté d’appréhension de l’architecture d’ensemble du système, de son comportement ou de ses variantes (adaptation en fonction de ligne de produits). Enfin, elle peut se situer au niveau du « système pour faire » vis-à-vis du nombre important de compétences multidisciplinaires { mettre en œuvre ou encore du nombre de sous-traitants et partenaires industriels intervenants dans le processus d’acquisition.

Cela signifie que l’on va rechercher { :

recenser les missions et objectifs (à identifier de façon la plus exhaustive possible) du système et donner du sens à chacune des actions qui contribuent à sa réalisation ou exploitation ;

faire des choix / se concentrer sur le périmètre strictement nécessaire ;

remplacer les relations de dépendances par celles dont on a réellement besoin, rechercher une simplification des interfaces à tous les niveaux;

intégrer au niveau analyse de risques, le maximum d’impacts au niveau des systèmes environnants ;

adapter sa stratégie en fonction de la criticité des sous-systèmes, prévoir des mécanismes d’isolation de systèmes de criticité différente en fonction du temps et de l’espace.

Simplifier la conception et l’opération du système

Simplifier les méthodes de développement

Savoir prendre le temps de faire simple


http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=fait

http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=lettre

http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=longue

http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=parce

http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=loisir

http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=faire

http://www.evene.fr/citations/mot.php?mot=courte


51

Les dimensions de la complexité ; Principe du KISS : Keep It Simple & Smart (AFIS)

Il n’y a pas aujourd’hui de mesure reconnue de la complexité, c’est encore un sujet de recherche. Le comportement des systèmes complexes ne peut pas être déterminé analytiquement. Cela signifie que l'application de méthodes de calcul ne conduit pas à la fourniture de l'action optimale. Des décisions doivent être prises en fonction d'une situation particulière, sans preuve d'avoir atteint un optimum.

Les attentes concernent :

la simplification des processus de développement; les normes actuelles affichent parfois une complexité par trop dissuasive ;

la simplification perçue des modes d’utilisation ; les IHM des Mac et autres Ipad et Iphone sont un bon exemple ;

la simplification des architectures ; les études de la « Lean Advancement Initiative »22 montrent que la majorité des erreurs sont dans les interfaces.

5.6 Développer des systèmes hétérogènes flexibles

Hétérogénéité accrue des systèmes

Architecture des systèmes résilients, interopérabilité

Cacher la complexité interne via l’IHM

Ateliers d’IS pour concevoir, évaluer et tester les systèmes hétérogènes ultra évolutifs

L’ingénierie des systèmes hétérogènes évolutifs est confrontée { de nombreux défis :

22

Voir http://lean.mit.edu


http://lean.mit.edu/


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multiplicité des parties prenantes multipliant les points de vue ;

prise en compte des systèmes préexistants et de leur hétérogénéité fonctionnelle, technique, sémantique ;

contexte fortement évolutif avec des besoins peu spécifiables { l’avance, du durcissement des contraintes réglementaires, des technologies et de leur obsolescence de plus en plus rapide ;

exigence de qualité de service, de sûreté de fonctionnement et de cyber-sécurité accrues.

L'intégration homme-système doit être particulièrement travaillée dans ce type de système. En exploitation, l'erreur humaine n'explique pas tout. Son action est souvent « révélatrice de » ou « induite par » des erreurs de conception du système.

La plupart des systèmes actuels intègre des composantes hétérogènes à durée de vie très disparate. Cette complexité accrue est essentiellement due au poids de l’existant, { la multiplicité des acteurs, { l’intégration de composants sur étagère dont la maîtrise appartient à des tiers et aux évolutions non simultanées des technologies. Dans ce domaine, les attentes de la part des industriels sont nombreuses : savoir maîtriser les évolutions des systèmes hétérogènes en identifiant les marges de manœuvre, savoir y redonner l’agilité l{ où il en a véritablement besoin, savoir prioriser les investissements pour un meilleur retour sur investissement.

Les « Smart Grids » ou réseaux électriques intelligents en sont de bons exemples. Les systèmes se déploieront peu à peu, le réseau électrique devenant de plus en plus instrumenté et interactif, en parallèle avec une maturité grandissante des technologies. De plus, l’environnement et les objectifs d’affaires des différentes parties prenantes continueront à évoluer au fil du temps, et les fonctionnalités du Smart Grid y répondront en évoluant elles aussi. Quelles que soient les priorités à court et moyen termes affichées par tel ou tel projet de Smart Grid, la pérennité et l’évolutivité des Smart Grids de demain exigent une conception flexible et ouverte répondant à un ensemble de besoins à long terme.

Dans de tels contextes, une meilleure intégration du management par les risques dans les processus d’IS est indispensable pour assurer la maîtrise des coûts tout au long du cycle de vie du système.



53

5.7 Développer des systèmes autonomes ultra évolutifs

Les systèmes autonomes peuvent se différencier par leur niveau d’autonomie : depuis les systèmes télé-opérés où le système réalise de façon autonome les fonctions les plus élémentaires (en particulier celles relatives à la sécurité et/ou à sa propre survie), jusqu’aux systèmes totalement autonomes capables d’exécuter une mission définie, en gérant tous les aléas liés { l’environnement.

L’intérêt des systèmes autonomes est de pouvoir remplacer l’homme dans des situations ou des environnements hostiles, de fournir une solution parfois plus économique, qu’un système télé-opéré. Le système autonome nécessite moins d’infrastructure puisque l’homme n’est pas intégré dans le système. Ce système a l’aptitude de prendre des décisions plus rapidement et sans facteur émotionnel.

Un système autonome est le plus souvent en interaction avec un environnement ou une cible, un autre élément de différenciation est la notion de cible coopérative (fortement coopérative avec échanges d’informations, ou faiblement coopérative – mire pour un dockage de véhicules spatiaux) ou non coopérative (cas des atterrisseurs martiens par exemple, où le véhicule doit interpréter son environnement et prendre les décisions en conséquences).

Parfois il n’existe pas d’autre solution que l’autonomie absolue, quand par exemple, l’échange d’informations temps réel entre le système et des opérateurs est impossible (signaux fortement perturbés en environnement hautement radioactif – robots d’intervention nucléaire – ou durée de propagation des signaux – robot déposé sur des planètes lointaines).

Une autre approche est celle de systèmes autonomes, mais globalement coopératifs. L’autonomie se situe alors à deux niveaux :

l’autonomie individuelle de prise de décision sur les évènements instantanés (à forte contrainte temps réel) ;

Des systèmes cognitifs conscients de leur environnement

Contrôle temps réel et capacité de prise de décision autonome

Autonomie et auto-reconfiguration automatique. Autoréparation en cas de panne système

Confiance, sécurité et confidentialité : un transfert d’autonomie de l’homme vers le système



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l’autonomie collective, { savoir la capacité de réaliser une mission en gérant la répartition des tâches entre les différents systèmes autonomes.

Ce type d’organisation peut s’imaginer sur des systèmes composés de systèmes autonomes physiquement séparés (exemple : flotte de drones), mais également sur un système assemblé ou chaque sous-système dispose d’un niveau d’autonomie pour gérer ses propres objectifs, et où une fonction globale peut gérer la mission et répartir les tâches entre sous-systèmes { travers une approche d’optimisation (consommation d’énergie par exemple).

Un exemple de ce type est le véhicule spatial ATV (Automatic Transfer Vehicle) capable d’assurer un amarrage totalement automatique vers la station spatiale internationale. La mission est globalement gérée et répartie entre de multiples sous-systèmes, qui de façon autonome optimisent les objectifs qui leur sont dédiés (puissance électrique, contrôle thermique, optimisation des communications, gestion de la sécurité, etc.).

La conception d’un système autonome multi agents fait appel { de multiples disciplines : intelligence artificielle, calcul distribué, architecture objet, génie logiciel, et dans le cas de systèmes humains : sociologie, science des organisations, économie. C’est un vrai défi, qui sollicite tous les aspects de l’IS. La robustesse du système est un objectif majeur. Les approches de conception basées sur de la simulation doivent permettre d’étudier le comportement du système dans toutes les situations nominales et incidentées.

Le corollaire est la difficulté à définir le domaine de validation dans la mesure où il existe un effet combinatoire entre toutes les situations (non bornées) auxquelles le système peut être soumis. Il y a nécessité de décomposer cette logique de validation en :

validation d’états stables limités en nombre ;

validation des transitions entre ces états stables (également limitées en nombre).

En tout état de cause tous ces systèmes autonomes doivent disposer d’un mode de récupération ou de survie, déclenché soit de façon autonome, soit à distance pour gérer les situations non couvertes par la validation et conduisant à un dysfonctionnement du système. Les modes réinitialisation doivent de ce fait être particulièrement robustes.

Le développement de ces systèmes autonomes va prendre une place de plus en plus importante dans l’industrie, non seulement pour les grands systèmes complexes où la centralisation de prise de décision peut buter sur une complexité non gérable, mais également dans le systèmes du quotidien où la fiabilité, la prise rapide de décision, peuvent apporter une aide efficace { l’être humain (cas des systèmes d’aide { la conduite par exemple).

Nous devrons certainement faire face { l’approche de certification de ce type de systèmes en tenant compte de la difficulté d’une validation exhaustive.



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5.8 Augmenter la confiance dans les systèmes complexes

Les systèmes sont de plus en plus assortis d'enjeux de disponibilité du service, de sécurité des utilisateurs et de protection de l'environnement. Si l'on veut éviter de multiples accidents aux conséquences graves que l'on constate déjà de nos jours, il faut, dès maintenant et dans un très proche avenir, concevoir ces systèmes en les dotant des capacités de reconfiguration et de survivabilité, et vérifier ces capacités tout au long de leur vie. Les principes et exemples donnés ci-après seront à étendre à de nombreux systèmes dans l'avenir.

Disponibilité et sécurité

Prenons l'exemple du transport aérien. Très orienté par la sécurité dès ses débuts d'existence, il est en quête aujourd'hui de la disponibilité maximale des aéronefs, dans une logique d'efficacité économique. Un avion qui ne vole pas coûte cher s'il est immobilisé au sol. De ce fait, la maintenabilité est devenue de plus en plus importante afin de minimiser l'immobilisation de l'avion. On vise donc à anticiper les défaillances potentielles. Par exemple les phénomènes vibratoires sont bien connus sur les moteurs d'avions et leur connaissance permet même de détecter des composants qui vieillissent. Les vibrations de certaines parties du moteur sont observées durant le vol et les données correspondantes sont transmises au sol. Ces données permettent de diagnostiquer les éléments pouvant présenter des risques de pannes, et ainsi permettre d'effectuer une action de maintenance préventive au meilleur moment. Ce type d'action a un effet direct sur la disponibilité et sur la sécurité.

Prenons maintenant l'exemple des satellites spatiaux qui, en opération, ne peuvent

pas être réparés facilement par une action externe ou une intervention humaine. Pour assurer la disponibilité du service, il faut pouvoir, à bord et avec peu d'assistance du centre de contrôle au sol, observer le comportement des constituants et de leurs interactions par des autotests, détecter des anomalies de comportement,

Au-delà de la sécurité : la disponibilité et la survivabilité

Traiter l’intégrité, l’innocuité et l’immunité

Mener une ingénierie orientée prévention des défauts et élimination des fautes

Mieux intégrer les approches de simulation, les pratiques de test et les vérifications formelles



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localiser l'élément défaillant ou potentiellement défaillant, décider de basculer sur des constituants redondants selon une logique prédéfinie et enregistrée.

Tels que décrits, ces deux exemples utilisent une méthodologie relativement simple de type « Fault Detection, Identification and Recovery » (FDIR) qui permet d'améliorer la disponibilité globale d'un système et sa sécurité en mettant en œuvre des dispositifs pour :

observer des parties ou constituants du système et leurs défaillances, détecter des comportements qui pourraient potentiellement conduire à défaillance (« Failure Detection ») ;

diagnostiquer les causes et trouver ces éléments (« Identification ») ; décider de l'action ou des actions appropriées pour éviter les défaillances et

continuer la mission (« Recovery »).

Deux cas sont généralement envisagés selon le niveau d'autonomie du système ; des combinaisons de ces cas peuvent ensuite être envisagées de façon à trouver la stratégie la plus pertinente pour le système considéré dans son ou ses contextes d'utilisation.

a) Le cas d'une disponibilité maximale assurée par le système de façon autonome (c'est le cas des véhicules spatiaux ou aéronautiques) sans possibilité d'intervention de réparation ou d'échange immédiat. On embarque des mécanismes permettant d'observer, de détecter, de diagnostiquer, de décider de l'action de reconfiguration, et de reconfigurer. Ces mécanismes sont généralement des sondes, des capteurs, des analyseurs, des décideurs, et des redondances de constituants plus ou moins sophistiqués selon le taux de tolérance que l'on désire atteindre.

b) Le cas d'une disponibilité moins cruciale qui peut permettre des interventions externes et/ou humaines dans une logique de maintenance. Certains mécanismes pour observer, détecter, diagnostiquer, décider et réparer ou corriger sont externes au système. Il faut néanmoins avoir un minimum de composants embarqués ou de mécanismes permettant au moins de capturer des informations (prises pour sondes), de localiser les défaillances et des dispositifs permettant de changer les éléments en cause.

Survivabilité

La survivabilité d’un système est sa capacité { pouvoir accomplir tout ou partie de sa mission, y compris en cas d’occurrence de défaillances de constituants internes, d’agressions, ou d’évolutions de son environnement. Cette capacité peut être obtenue par reconfiguration plus ou moins automatique, compte tenu des modes de fonctionnement dégradés tolérés. Il s'agit donc de garantir la disponibilité du service rendu ou d'une partie du service rendu dans une certaine limite prévue.

Le besoin de survivabilité se traduit donc par une capacité de robustesse, qui est l’aptitude d’un système { fonctionner correctement malgré la présence d'agressions, ou de données invalides, ou dans un environnement hostile. Les mêmes principes méthodologiques que ci-dessus sont applicables.

Confiance dans les systèmes complexes

De nos jours, les dispositifs décrits ci-avant sont plus ou moins bien mis en œuvre dans certains systèmes critiques et de façon relativement limité aux aspects sécurité. Les



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aspects survivabilité ne sont pas systématiquement pris en compte non plus. Il est tout à fait possible de généraliser pour peu que les professionnels soient sensibilisés et formés, et que les décideurs soient conscients des enjeux globaux non seulement sur le système développé, mais aussi sur l'écosystème qui l'entoure. Dans les analyses de risques il faut à l'avenir traiter tout à la fois l'intégrité (non dégradation interne dues aux défaillances ou dangers internes), l'innocuité (non dégradation des éléments externes dues aux défaillances ou dangers internes) et l'immunité (protection vis-à-vis des dangers et des menaces externes). Il est nécessaire aussi d’objectiver davantage et d’élargir les études de compromis entre sécurité, disponibilité, survivabilité et le coût relatif de ces dispositifs en rapport du coût global de catastrophes potentielles, qui vont généralement bien au-delà du seul système et de son environnement proche.

En résumé, la confiance dans les systèmes doit s'acquérir dès le démarrage de leur spécification et de leur conception. Un système donné ne peut pas réagir correctement face à des événements imprévus venant de l'extérieur ou face à des défaillances écartées par une évaluation probabiliste trop faible. A l'avenir, il est indispensable de doter l'ingénierie de système d'un ensemble d'éléments méthodologiques pour concevoir et vérifier des architectures capables :

d'assurer un certain taux de disponibilité et de survivabilité, c'est à dire de façon générale, d'obtenir des architectures de systèmes sûres de fonctionnement et robustes ;

d'observer, de détecter les menaces, les dangers et les défaillances, de localiser les défauts, de corriger / tolérer les erreurs, de décider des reconfigurations.

L'obtention de systèmes ayant les propriétés requises en vue des capacités de fonctionnement sûr, de reconfiguration et de survivabilité consiste donc à :

faire une ingénierie et une intégration selon les règles de l'art, via les processus d'ingénierie et d'intégration de système, dans une optique de prévention des fautes au sens large du terme (fautes conduisant à des défauts internes du système étudié, et à la non prise en compte des menaces externes au système étudié) ;

associer à cette ingénierie un processus de vérification et validation transverse des activités de développement et des autres activités du cycle de vie, dans un but d'élimination des défauts ;

introduire la capacité de robustesse du système lors de l'ingénierie en exécutant des processus d'ingénierie de la sûreté de fonctionnement et de la robustesse, de façon intégrée aux processus d'ingénierie de système dans un but de prévention des défaillances, des dangers et des menaces ;

introduire dans le système étudié lors de l'ingénierie des dispositifs de prévention des défaillances, c'est-à-dire d'instrumentation, de mesure ou de collecte pour la testabilité opérationnelle, dans un but de reconfiguration ;

utiliser les techniques de prévision des défaillances pour évaluer, tout au long du développement du système, les propriétés de sûreté introduites lors de la conception.

Il est souhaitable, et certainement possible, de développer de nouvelles technologies qui favorisent ou intègrent la mise en place des méthodologies explicitées ici.



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5.9 Modéliser et simuler globalement le système

La notion de « Grands Systèmes » agrège la notion de « Systèmes complexes », incluant des aspects multi physiques, électroniques et logiciels, ainsi que celle de « Systèmes de Systèmes », intégrant les communications et interactions multimodales entre systèmes.

Ces « Grands systèmes », qui sont en train de devenir la base de nos économies, industries et services, doivent être maîtrisés, tout le long de leur cycle de vie, incluant leur reconfiguration dynamique. Pour ce, ils doivent être modélisés, simulés, testés mais aussi surveillés.

Pour garantir la maîtrise de cette complexité accrue, il s’agit d’« intégrer » des modèles adaptés à chaque représentation métier, pour modéliser correctement les comportements du système à considérer. La problématique de la modélisation des grands systèmes peut donc se résumer en disant qu’elle consiste { développer des approches « unifiées » de modélisation, permettant de rendre compte au mieux de ces

Les environnements de co-simulation doivent pouvoir mixer éléments physiques et modèles virtuels.

Le niveau d’abstraction des méthodes doivent pouvoir couvrir le modèle à différents niveaux de granularité.

L’intégration de modèles hétérogènes mais cohérents doit être facilitée.

Les actions humaines sont à représenter.

Les dimensions de la modélisation Source : “Grand Challenges for Systems Engineering Research”, Roy S. Kalawsky,

University of Loughborough, CSER 2009



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différentes caractéristiques des systèmes, en fonction de vues adaptées à ses utilisateurs.

En effet, la modélisation et la simulation23 soutiennent tout le processus de conception, d’architecture, d’évaluation comparative des architectures, de développement, de fabrication, d’évaluation et de qualification, puis d’entraînement, de maintenance. Elles permettent d’avoir des informations précieuses de performance notamment, sans avoir nécessairement à recourir à des épreuves avec des matériels réels, ce qui implique des gains de coûts et de temps non négligeables, voire permettent de prendre des choix qui ne pourraient être validés sinon. Soulignons qu’il est ici question d’avoir la modélisation et la simulation d’une part sur l’ensemble des composantes du système, d’autre part sur l’ensemble de son cycle de vie. Et l’idéal est d’avoir une vision la plus intégrée possible afin de maîtriser la complexité globale de l’objet d’étude et de ne pas être victime de celle de l’outil de travail !

Les défis sont :

au niveau de la modélisation, la maîtrise de la granularité, c’est-à-dire la capacité de passer d’un modèle général { un modèle particulier et réciproquement. Cet aller-retour entre l’abstraction et l’agrégation est essentiel pour composer des modèles différents et en particulier des modèles de granularité différente, ce qui est le cas dans les applications envisagées précédemment, par exemple pour des systèmes hétérogènes conduits par des organisations différentes et où les données disponibles sont nécessairement de nature a priori différente ;

par ailleurs, sur le plan technologique, se pose la question de l’exploitation des ressources de calcul, facteur clé pour mettre en œuvre des modèles de granularité très fine et des assemblages complexes de simulations, ainsi que des environnements pouvant mixer éléments physiques et modèles virtuels (« hardware-in-the-loop ») ;

la modélisation du comportement humain et notamment de l’humain en situation de stress est également un point crucial dans les systèmes à venir ;

enfin, se pose la question de l’inversion de modèle, c’est-à-dire la problématique de définir un modèle et donc une simulation { partir d’un ensemble de comportements attendus. Cette dernière question est importante pour procéder à des choix dans une architecture complexe.

23

[CAN 08] CANTOT P., LUZEAUX D., Modélisation et simulation de systèmes de systèmes : vers la maîtrise de la complexité, Éditions Hermes Lavoisier, Paris, octobre 2009.



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5.10 Intégrer le Facteur Humain

L’humain ne peut être ignoré dans aucune tâche : il est une part de la solution comme il est une part du problème. Son comportement psychomoteur comporte quelques constantes qu’il est nécessaire de connaître avant de concevoir un système :

le degré de vigilance est lié au rythme circadien (alternance veille-sommeil) ;

il est admis que l’individu commet de l’ordre de 4-5 erreurs { l’heure. Ex : un pilote commet de l’ordre de 10 erreurs par heure de vol ;

un opérateur et un concepteur de systèmes ne raisonnent pas { l’identique.

Les systèmes complexes et { risques sont l’apanage de notre société industrielle. Même s’ils sont dans des domaines applicatifs différents, ils partagent quatre caractéristiques :

1. Les processus sont dynamiques et complexes avec un fonctionnement délicat à contrôler et à commander ;

2. L’exploitation de ces processus est sous le contrôle d’humains quel que soit le niveau d’automatisme ;

3. Les risques de défaillances technologiques et humaines peuvent avoir des conséquences graves pour l’environnement ;

4. L’opinion publique accepte de moins en moins l’impact sur l’environnement des installations industrielles et refuse l’éventualité d’accidents.

Intégration des facteurs humains dans le système (courtoisie DGA)

Des compétences en psychologie cognitives, en ergonomie, en organisation du travail, etc. sont requises dans la conception de ces systèmes ; les systèmes étant très

Faire du Facteur Humain une part de la solution

L’importance du Facteur Humain pour les systèmes complexes

Des méthodes et outils adaptés



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majoritairement transparents pour l'humain, leur acceptation est fortement dépendante de la perception qu'en a l'utilisateur, et donc de sa facilité d'usage. De ce fait, réduire le cloisonnement disciplinaire devient un enjeu primordial des pratiques d’IS de demain. Il faut arriver à inventer de nouveaux paradigmes, outils et méthodes Facteurs Humains, qui seront sûrement issus d'une trans et inter -disciplinarité, pour bien analyser, imaginer, concevoir, spécifier, valider… les systèmes futurs.

Trois axes de progrès sont attendus :

prise en compte des facteurs humains tout au long du cycle de vie du produit ou service via en particulier des langages formels de description d'activités et rôles d'acteur et des approches plus « instrumentées » ;

conception de systèmes collaboratifs avec outil d’aide { la décision ;

méthodes robustes d’ingénierie du besoin pour les systèmes sociotechniques et organisationnels (ex : Méthodes agiles de co-conception, MTO – Man Technology organization ou MMO – Man Machine Organization). Vers une simulation hybride des systèmes du futur.

La question des FH peut sembler être maîtrisée ou du moins en phase de maturation. Mais nous ne connaissons probablement pas suffisamment les problématiques humaines que poseront les innovations des prochaines décennies pour en intégrer les valeurs et les principes dès leur conception. Le principal enjeu des prochaines années va porter sur la capacité des industriels et des chercheurs à appréhender les problèmes FH sous l’angle du partage d’autorité entre hommes et machine, et d’interactions hommes-systèmes adaptées.

La variabilité est une composante indispensable à la performance d’un système homme-machine. Les méthodes de conception devront favoriser l’amélioration de la performance homme-machine au lieu de se focaliser sur l’erreur humaine. Le pragmatisme privilégiant expérience et habiletés devra faire place à de nouvelles connaissances consolidées, issues notamment des neurosciences et des sciences cognitives. Des méthodologies FH seront à développer, susceptibles d’aider { anticiper les risques liés aux facteurs humains de demain. Tout en gardant leur rôle de contrôle, les règlements FH devront également évoluer pour être compatibles des besoins d’innovations, avec une réflexion sur les critères FH { retenir pour l’évaluation des nouveaux systèmes.



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5.11 Capitaliser, retrouver, réutiliser l’information

Les attentes présentées ici ne sont pas nouvelles mais toujours d’actualité :

maintenir le savoir et le savoir-faire sur le cycle de vie, avec des évolutions de culture et de logiques de pensée ;

gérer des informations de plus en plus volumineuses ;

éviter de réinventer la roue, faciliter la réutilisation ;

renforcer la gestion des compétences via plus de coopération : entre unités, entre experts et nouveaux entrants, avec les partenaires industriels.

On peut s’attendre sur la période { venir d’une évolution probable des pratiques actuelles par l’intégration de nouvelles technologies de l’information et de la communication au niveau des systèmes eux-mêmes, mais aussi tiers (ex : entraînement des équipes).

Le but est de permettre à des chefs de projet

d’identifier aisément les connaissances disponibles en interne lors du lancement d’un projet donné. Ceci nécessite la mise en place de certaines bonnes pratiques :

capitaliser et mettre à disposition la connaissance utile. Ex : la mise en ligne de l’architecture fonctionnelle générique dans le domaine de son projet, d’un bon

Maintenir les connaissances clés et les compétences pour les systèmes à longue durée de vie

Suivre les avancées de la science et technologie

Exploiter les informations multiples et hétérogènes

Améliorer le contexte de connaissances pour faciliter la réutilisation de sous-systèmes

Faciliter diagnostic et prise de décision

L’organisation de la gestion des connaissances

Les niveaux sémantiques de la connaissance



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exemple de Plan de Management ou la modélisation de l’architecture d’un système comparable ;

adapter les comportements ; Intégrer dans la culture et la formation de l’ingénieur opérationnel les phases de recherche de connaissances et de réutilisation avant tout démarrage de projet ; Ne pas avoir peur de perdre du temps au démarrage pour en gagner par la suite ;

intégrer la gestion des connaissances dans l’organisation de l’entreprise, comme outil de travail opérationnel. Ceci nécessite parfois de mieux valoriser la capitalisation et la réutilisation dans le processus de développement. Tout projet devrait allouer de l’ordre de 1-2% au moins de son budget à capitaliser les « Lessons Learned » et la justification des décisions prises ;

intégrer la connaissance (et sa mise à jour) au plus tôt dans la formation du personnel et ce, au plus près du terrain.

Les FAQ (« Frequently Asked Questions ») font maintenant partie de tout site de support ou de maintenance. Il faut développer ce type de capitalisation au niveau opérationnel, et les rendre faciles d’accès, les enrichir au fil du temps et en généraliser l’usage.

La capitalisation de connaissance métiers se développe, au travers de l’utilisation émergente d’ontologies. Celles-ci, couplées à des technologies de traitement du langage et de l’information, constituent une aide { l’apprentissage et la décision pour les ingénieurs.

Fonctionnalités attendues de la gestion des connaissances



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Comment décider quelle connaissance il faut capitaliser ?

Comment décider de sa durée de vie ?

La réponse à ces questions devrait se trouver à la fois dans les processus de développement et dans les plateformes de développement.

Les normes et modèles de maturité devraient identifier les éléments clés à capitaliser « au fil de l’eau » dans un projet : estimations et leurs justificatifs, analyses de risques, modèles fonctionnels, … Un pré-fléchage dans les ateliers d’IS devrait permettre à la fois de capitaliser et de faciliter la réutilisation dans d’autres projets pratiquement dès l’identification des exigences.

Autre attente et pas la moindre la continuité entre proposition et contrat. Avec les grands systèmes { longue durée de vie, la proposition fait souvent l’objet d’un contrat { part entière, le délai entre proposition et contrat peut être de plusieurs mois voire dizaines de mois, les acteurs du contrat ne sont plus ceux de la proposition. Comment garder et exploiter les informations de la proposition, comment exploiter les évolutions de la technologie ?

5.12 Gérer l’obsolescence et les nouvelles technologies

Dans les domaines applicatifs couverts par l’AFIS : automobile, énergie, espace, aéronautique, défense, transport ferroviaire, naval, nucléaire, électronique professionnelle, services, …. les systèmes développés peuvent avoir une durée de vie allant jusqu’{ plusieurs dizaines d’années avant le retrait de service. De nombreux composants deviennent obsolètes, n’étant plus fabriqués ; parfois le fabricant lui-même a disparu. Si l’on prend l’exemple de la technologie électronique, son évolution est aujourd’hui portée par les marchés grand public avec des composants conçus pour des durées de vie de plus en plus courtes (10 voire 5 ans). Il n’existe plus de gammes de composants dédiés { l’usage industriel (autrefois gamme militaire ou industrielle). La plupart du temps, ces composants passifs ou semi-conducteurs ne représentent que quelques % du chiffre d’affaires du fabricant, fabricant pour qui il n’est pas raisonnable de maintenir une filière spécifique. Ils sont en effet conçus pour répondre aux besoins de miniaturisation, de performance et de bas coût des applications « grand public ». Ces technologies sont donc caractérisées par :

une obsolescence très rapide ; une durée de vie physique raccourcie, car la miniaturisation nécessite des

compromis sur le design et le choix des matériaux des composants, qui accélèrent leur vieillissement ;

une robustesse moindre vis-à-vis de contraintes environnementales externes comme : les perturbations électromagnétiques, le rayonnement (nucléaire, mais aussi atmosphérique), la température, les chocs et la corrosion (vis-à-vis des contacts électriques pour ces deux derniers).

L’obsolescence des systèmes { longue durée de vie

Remplacement fonctionnel ou stockage de composants



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Quelles stratégies mettre en place ?

comment réduire le risque de plus forte dépendance vis à vis du fournisseur initial ?

stockage préventif des composants ? Comment le dimensionner et surtout à quel coût !

comment comprendre et maîtriser le vieillissement des matériels ? Comment repérer de manière précoce l’apparition de mécanismes de vieillissement ?

remplacement fonctionnel ? On remplace une boite noire par une autre intégrant une technologie plus moderne. A quelle granularité intervenir ? Comment établir la stricte équivalence de fonctionnalité surtout lorsque le système est critique ?

Il y a donc parfois deux cycles de vie à gérer : celui du système et celui des composants. Cette gestion de l’obsolescence est { identifier dès la conception ; elle peut parfois être bénéfique : sur des développements de 3-4 ans, au moins 2 générations de composants informatiques vont apparaître et pour chaque génération, à performance constante, le coût sera divisé par deux. Et ceci est parfaitement prévisible.



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6. L’extrapolation à 2020-2025 de l’Ingénierie Système

Des progrès dans l’IS sont attendus pour répondre aux attentes exposés dans les sections précédentes. Les améliorations à apporter sont de différentes natures, et portent autant sur les processus et les méthodes, que sur les ressources humaines, leur formation et leur management.

Des processus plus agiles

Des processus plus « Lean »

L’IS pour les petits projets et les PME

Une ingénierie collaborative réaliste et efficace

Un premier pas vers l’Ingénierie Système dirigée par les modèles (MBSE)

Des modèles d’architecture porteurs de services { valeurs ajoutées

Le schéma mental de l’opérateur comme base de l’analyse système

Une nouvelle forme de management

Une formation IS étendue, certifiée, adossée à la recherche et l’innovation



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L’évolution des processus d’IS

6.1 Des processus plus agiles

Méthodes de développement informatique rapide, étendues { l’Ingénierie Système : Agile Manifesto/ Agile Alliance

L’interaction humaine plus que les processus et les outils.

Un produit opérationnel plutôt qu’une documentation pléthorique.

La collaboration avec le client plus que la négociation de contrat.

La réactivité face au changement plus que le suivi d'un plan.

Au vu des enjeux et défis des systèmes, les processus d’ingénierie doivent évoluer. Il paraît intéressant de s’inspirer de ce qui se pratique en génie logiciel pour mener à bien certains projets industriels : les méthodes dites agiles. Fondamentalement, elles mettent en avant :

une interaction forte avec le client et l’utilisateur final pour mieux maîtriser leurs besoins voire leurs attentes ;

le souci de livrer des versions successives du produit, plutôt que des documentations pléthoriques ;

la réactivité face au changement (évolution du besoin, imprévu, nouvelle technologie…), plutôt que l’établissement et le suivi détaillé de plans.



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Chacun sait combien il est risqué d’avoir un ensemble incomplet ou évolutif d’exigences ; il a été maintes fois souligné qu’il s’agissait l{ d’une des causes majeures de surcoût, de dépassement de délais, voire d’échec. Malheureusement, c’est le lot quasi inévitable des grands systèmes complexes. Par agilité, il faut donc comprendre les moyens de :

maîtriser les risques que l’on sait devoir prendre sciemment ;

tracer les choix et les décisions afin d’appréhender les conséquences sur les constituants individuels tout autant que sur le système global, et ceci en ayant en tête l’utilisation immédiate ainsi que les utilisations ultérieures potentielles ;

gérer les configurations et prévoir les opérations de maintenance.

L’introduction de l’agilité au niveau du processus fait intervenir un arsenal méthodologique, des outils de gestion des données et représentations diverses, mais aussi des modes d’organisation { définir et { piloter avec toutes les parties prenantes potentiellement concernées.

Plusieurs facteurs contextuels sont pris en considération pour valider ou invalider la possibilité d'application d'une méthode agile en IS. Les critères d'éligibilité sont les suivants :

1. favorables : o besoin rapide de mise à disposition du produit ; o imprévisibilité des besoins du client ; o nécessité de changements fréquents ; o besoin de visibilité du client sur l'avancement des développements ; o présence de l'utilisateur assurant un feedback immédiat ; o impact du système sur les pratiques et organisation en place.

2. défavorables :

o indisponibilité du client ou de l'utilisateur ; o dispersion géographique des ressources humaines ; o inertie des acteurs du projet ou refus des changements.

L’homme est un élément clé dans les systèmes, soit comme concepteur, soit comme opérateur, soit comme point de passage obligé dans certaines prises de décision. Il ne peut être traité comme un « simple » élément de l’architecture, c’est son rôle de juge et partie qui lui confère cette place particulière. On entre dans un processus de co-création entre équipes projet et utilisateur ou de co-exploration pour expliciter et stabiliser les besoins, sortant ainsi de la dichotomie des systèmes traditionnels où il y a un abîme entre les étapes de construction et d’utilisation matérialisé par les jalons de qualification et de mise en service. La validation devient un processus de consultation itératif pour arriver à construire in fine une vision partagée. Comme le concept change en même temps qu’il se développe, les critères de validation ne sont pas faciles à déterminer !

L’IS s’oriente de plus en plus vers la prise en compte de l’expérience de l’utilisateur ; i.e. la qualité perçue par une personne qui interagit avec un système (espace du ressenti,



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de l’émotion). Pour maximiser cette expérience utilisateur, l’environnement joue un rôle déterminant ; il s’agit alors de :

tenir compte de TOUS les moments d’utilisation ;

se concentrer sur l’utilisation et non sur les fonctionnalités du produit ;

renforcer la marque avec chaque interaction, et pas seulement communiquer ;

considérer l’ensemble des interactions, entre le client et le produit/service, entre les clients (communauté) ;

viser la simplicité, les valeurs d’éthique, d’esthétique et de développement durable.

Cette nouvelle façon d’appréhender le système (périmètre élargi) est intégrée dans les processus de recueil du besoin et des contraintes, ainsi que dans les prescriptions d’architecture. Il faut aussi maîtriser de nouveaux modes d’introduction d’innovations dans les systèmes en usage, voire des co-créations de valeur par des partenariats/collaborations avec l’utilisateur.

6.2 Des processus plus « Lean »

Le « Lean Thinking », issu de la démarche Toyota dans les systèmes de production, est maintenant étendu { l’Ingénierie des Systèmes. Le MIT a joué un rôle majeur avec la « Lean Advancement Initiative »24 ; tous les ingrédients nécessaires sont disponibles sur le site Web du MIT : guides, indicateurs, modèle de maturité et évaluation. Le constat partagé est que le Lean est de plus en plus présent dans les entreprises, dans un contexte d’évolution des modes d’organisation, où dominent le flux tendu, la solution immédiate et la chasse aux coûts. En effet, le Lean propose une façon de penser l’efficacité, des outils formatés et des actions « coup de poing » en s’engageant sur des objectifs d’amélioration de la performance { très court terme.

24

Voir “Lean Advancement Initiative”, http://lean.mit.edu

L’essor du « Lean System Engineering”

Fluidité et efficacité des processus

Un chaine de valeur définie et remontant jusqu’au client

Le « Plan-Do-Check-Act » comme outil de pilotage





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Pourquoi une approche Lean en développement (source Thalès)

Le Lean recherche de la fluidité et de l’efficacité des processus en éliminant les non valeurs ajoutées tout en maximisant la valeur délivrée aux clients. “Faites des systèmes pour les clients … et non pour les ingénieurs” devient le maître mot. Le Lean se décline partout, dans tous les secteurs d’activité. L’IS Lean associe les principes du « Lean Thinking » avec les concepts d’IS.

création du « bon » produit : fournir des produits qui répondent aux attentes des clients et autres parties prenantes, en termes de performances, coûts et délais, avec des risques acceptables ;

meilleurs partage et réutilisation des connaissances techniques acquises lors des développements précédents : sécuriser le calendrier des développements en basant les décisions programme sur ces connaissances (« set-based concurrent engineering ») ;

efficience du processus de développement :

o élimination des non valeurs ajoutées et amélioration de la qualité et des durées de cycles en ingénierie ;

o « Value Stream Mapping » (VSM): processus pas à pas permettant de cartographier la chaîne de la valeur ;

o management visuel permettant le pilotage de la performance.



71

Lean PPD Model : les principes de The Toyota Product Development System.

Les six principes du « Lean Systems Engineering » :

1. Définir la valeur à partir du client

2. Tracer le flot de valeur : planifier toutes les actions bout à bout et les processus

nécessaires pour réaliser la valeur, en continuité après avoir éliminé le gaspi

3. Réaliser le flot de valeur de manière continue : sans interruption, rework ou

retour en arrière (les itérations valides sont OK)

4. Laisser les clients « tirer » la valeur : le besoin des clients définit toutes les tâches

et leur timing

5. Poursuivre la perfection : toutes les imperfections deviennent visibles, ce qui est

une motivation pour un processus continu d’amélioration

6. Respecter les personnes

Les principes du Lean s’appliquent sur tout le cycle de vie. Le PDCA (« Plan-Do-Check-Act ») tel décrit dans la figure ci-dessous en constitue l’un des principes fondamentaux.

Le Plan Do Check Act toujours d’actualité



72

Le modèle de maturité Lean est un mode de pensée et sa mise en œuvre est au quotidien. Les actions d’amélioration du Lean couvrent les valeurs, attitudes, comportements ; les principes techniques ; les processus d’entreprise. Ces actions s’inscrivent comme cible dans un plan de progrès Entreprise, ou s’intègrent dans les plans existants : Référentiels d’Entreprise ou CMMI.

Apports du Lean :25

des processus simplifiés par l’éradication des dysfonctionnements et du rework ; une productivité accrue en focalisant les ingénieurs sur ce qui est à valeur ajoutée ; diminution du temps consacré au reporting, libérant du capacitaire ; réduction du cycle de développement et délais de commercialisation (exemple de

durée de cycle Intégration/Vérification/Validation réduit de 6 mois) ; retour sur investissement immédiat avec un minimum de ressources (exemple de

temps de réaction pour prendre en compte de nouvelles demandes client ou changements réduits via des workshops de courte durée) ;

réduction significative des taux de défauts.

Les principaux défis dans les années à venir sont la capitalisation de l’information et la maîtrise des connaissances.

le contexte d’emploi : quels contextes, les nouveaux comportements sociaux ou modes d’utilisation, les contraintes ;

le retour d’expérience dans le développement des systèmes : quelles sont les règles de conception, les méthodes à éviter, la justification des choix dans un contexte donné ;

le retour d’expérience dans l’utilisation des systèmes : quels sont les remontées des utilisateurs, les défauts ou dysfonctionnements constatés (blogs, forums, réseaux de distributeurs, centres de maintenance…) …

Les techniques de traitement de l’information (exemple « data mining ») et du langage naturel permettront aux ingénieurs de comprendre ou d’analyser un contexte existant ou futur, via des informations ciblées (exemple : usages ou modes d’utilisation selon le pays, analyse concurrentielle…)

L’utilisation d’ontologies associée { des traitements informatiques (analyse du langage naturel, analyse de modèles d’ingénierie…) permettra aux ingénieurs une meilleure maîtrise des développements via l’exploitation d’une base de connaissance actualisée (exemple : identification d’exigences manquantes, préconisation de solutions techniques alternatives, …)

25

Source : Michel Baujard et al., « An Experience Report at Thales Aerospace: The Lean Journey », EusEC 2010



73

6.3 L’IS pour les petits projets et les PME

La nouvelle norme ISO 29110 « Software engineering – Lifecycle profiles for Very Small Entities » propose une démarche qui mérite d’être étendue { l’IS :

elle est bien sûr adaptée à la cible TPE PME ;

elle est compatible avec la norme ISO/IEC 12207 « Life Cycle Processes Standard » ;

elle définit des profils : « Entry » (projets <6 hxm), Basic (1 projet en même temps), « Intermediate » (plusieurs projets actifs en même temps), « Advanced » (niveau 2 + du CMMI) ;

Structure de la norme ISO 29110

Une norme IS adaptée aux petites structures

Des niveaux d’application gradués

Des kits permettant un déploiement incrémental

29110 Guides (TR)

Assessment Guide (TR 29110-3)

Management and Engineering Guide (TR 29110-5)

Management and

Engineering Guide – Nnnn

VSE Profile

(TR 29110-5-x)

29110 Profiles (IS)

Framework and Taxonomy (IS 29110-2)

Specifications of VSE Profiles (IS 29110-4)

Specification - Nnnn VSE

Profile

(IS 29110-4-x)

29110 Overview (TR 29110-1)



74

Des kits de déploiement permettent de mettre en place le processus étape par étape. Chaque kit contient : des processus (activités, tâches, étapes), des plans types, des exemples, une check-list, des outils, les références et formulaires d’évaluation.

Kits de déploiement

Une telle démarche est transposable { l’IS en héritant des normes ISO 15288 ou ISO-IEC 26702/IEEE 1220. De tels travaux sont en cours { l’AFIS dans le cadre d’un groupe de travail INCOSE. Sur la période 2020-2025, des applications concrètes des méthodes en IS proposées pour les TPE voient le jour.

Les principaux défis { relever concernent la mise en œuvre de processus outillés IS Lean collaboratifs pour le développement de produits à complexité variable. Ces processus doivent être adaptés aux contextes organisationnels (petites structures, petites structures en collaboration avec des grands groupes, petits projets au sein de grands groupes).

6.4 Une ingénierie collaborative réaliste et efficace

En 2020, les entreprises ont changé d’échelle dans leurs pratiques d’ingénierie. Un axe d’évolution concerne les pratiques collaboratives dans l’ingénierie, et ses nouveaux défis :

Coopérer entre sites distants

Intégrer les compétences d’équipe multidisciplinaires

Fonctionner dans un cadre d’entreprise étendue

Vers des plateformes d’ingénierie collaborative

Un référentiel d’ingénierie partagé et sécurisé



75

des équipes pluridisciplinaires. Au-del{ de l’intégration de plusieurs disciplines techniques, l’ingénierie prend maintenant en compte plus fortement les besoins et contributions de parties prenantes telles que l’assemblage, la production, la maintenance, … mais aussi l’avant-vente, le marketing technique, voire les ressources humaines ;

des bureaux d’étude multi-localisés. La concentration des entreprises par rachats successifs, ainsi que le développement des sites nearshore/offshore, a mené { la constitution de bureaux d’études répartis géographiquement et culturellement ;

l’entreprise étendue : Le donneur d’ordres travaille dans une relation de partenariats avec ses fournisseurs, depuis les phases plateau de sélection de fournisseurs, jusqu’{ la validation finale du produit.

Pour répondre à ces challenges, les entreprises se sont engagées plus fortement dans des actions menant à l’ouverture et à la standardisation, notamment :

la conformité à des standards internationaux. Chaque entreprise se doit de définir son propre référentiel de méthodes d’ingénierie, pour adresser sa clientèle propre. De la même manière, les différents services d’une même entreprise ont besoin d’une déclinaison du référentiel, qui corresponde { ces enjeux particuliers. Le rapprochement de ces référentiels est assuré par rapport à des standards définis indépendamment, comme le CMMI défini par le SEI, ou l’ISO 15288 ;

des engagements contractuels nouveaux : protégeant la propriété intellectuelle de chacun, alors même qu’une meilleure collaboration suppose de plus partager et communiquer sur son savoir-faire et son cœur de métier ;

Les points de vue de l’ingénierie collaborative : de plus en plus de dimensions doivent être prises en compte tout au long de la conception


http://www.incose.org/practice/standardsupdate.aspx


76

la formation et la qualification des différents intervenants, sur des cursus internationaux reconnus. Des formations comme « Project Management Professional » du Project Management Institute, ou les certifications « Systems Engineering Professional » de l’INCOSE sont devenues des passages obligés. Elles permettent de garantir un socle commun de connaissances et un vocabulaire commun, favorisant la collaboration inter-entreprises, et élargissant la base de recrutement des spécialistes ;

les données d’ingénierie sont partagées entre tous les acteurs. La gestion de configuration globale et le référentiel restent sous la responsabilité du donneur d’ordres, mais celui-ci fournit des accès directs et permettant l’édition concurrente. Ces accès garantissent un niveau de confidentialité sur les données et un niveau de sécurité important.

Ce dernier point a imposé des contraintes nouvelles sur les outils et plateformes d’ingénierie. Jusqu’en 2010, les outils d’ingénierie ont été développés de manière verticale, pour une discipline précise, et pour être déployables dans un contexte relativement confiné. En 2020, des environnements d’ingénierie collaborative sont développés pour s’adapter au monde nouveau :

l’intégration multi-disciplines des données d’ingénierie. En 2020, les outils supportent plus profondément l’ingénierie multi-disciplines, tout en offrant à chaque ingénieur toute la puissance des outils spécialisés de sa discipline. Deux approches sont { l’œuvre, le couplage d’outils spécialisés au travers d’un protocole d’échange standardisé de type AP233, ou la construction d’un outil « universel » accessibles au travers de vues par discipline ;

l’intégration dans un même environnement des outils de l’ingénieur et des outils de collaboration. Les outils d’ingénierie supportent l’édition multiple et simultanée. Ils sont de plus intégrés dans les environnements de communication unifiée, qui se sont standardisés depuis 2010 (téléphonie, webmeeting, messagerie instantanée, vidéo conférence, … par une seule interface légère de type web). Ils intègrent les moyens de tracer et répertorier les échanges relatifs { l’ingénierie, que ce soit par messagerie instantanée, blog ou webmeeting. Les éléments de trace sont multimédia, allant jusqu’{ des flux vidéo issus de vidéo conférences ou d’enregistrement de réunions physiques, avec marquage des séquences clés ;

les formats de données propriétaires, monolithiques et non ouverts, ont été progressivement abandonnés au profit de formats supportés par des standards. Les outils existants en 2010 ont été refondus, pour permettre un stockage réparti des données, avec des moyens d’accès hétérogènes ;



77

les outils sont déployables sur une infrastructure informatique flexible et hétérogène. Le même environnement fonctionne sur un réseau interne d’entreprise, au travers de connexions sécurisées avec franchissement de firewalls et utilisation de DMZ et au travers d’Internet, sans impact au niveau de l’utilisateur. De la même manière, les ressources (moyens de stockage, moyens de calcul haute performance, …) sont accessibles uniformément, quelle que soit leur localisation et leur nature (ressources privées jusqu’{ Cloud public).

Toutes ces évolutions ont amélioré l’ouverture des plateformes outils, mais ont aussi augmenté leur hétérogénéité. Un travail en profondeur a été réalisé sur la sécurité de l’accès aux données et la fiabilité des infrastructures, et s’est traduit par une extension des normes de sécurité des systèmes d’information (ISO 27001) { la sécurité des plateformes d’ingénierie.

6.5 Un premier pas vers l’Ingénierie Système dirigée par les modèles

(MBSE)

En 2020, le Model Based System Engineering (MBSE) a pris de l’ampleur dans les entreprises, grâce d’une part { l’évolution des méthodes et des outils associés, mais aussi par une meilleure formation des ingénieurs à la modélisation. Enfin, l’évolution rapide des techniques de Calcul Haute performance a rendu encore plus efficace la simulation à large-échelle, y compris multidisciplinaire.

Le modèle est utilisé durant tout le cycle de vie du système

durant sa conception, en support de l’analyse et la spécification, mais aussi en phase de vérification et validation. Le modèle permet la génération d’objectifs et de cas de test, et l’évaluation de couverture fonctionnelle, en support d’activités de qualification et de certification. Il est aussi utilisé pour définir les plannings d’intégration, notamment grâce { l’analyse des dépendances fonctionnelles ;

Le modèle prend la place des documents, en tant que référentiel

Le modèle est exploité sur tout le cycle de vie du système

Les Domain Specific Languages se développent

La co-simulation se généralise, y compris en traitant des aspects temps-réel quantifiés

La modélisation multi-disciplines et multi-niveaux a pris son essor

L’industrie automobile est l’un des gros utilisateurs de la simulation. Ici, une expérience de réalité virtuelle chez

Renault



78

pour la production, le modèle facilite la logistique d’approvisionnement, notamment en interface avec la gestion de configuration produit, la nomenclature des constituants ;

pour la mise en service, le modèle est un excellent moyen pour produire de la documentation de référence et d’utilisation, avec des éléments dynamiques. A titre d’exemple, la documentation de maintenance des avions récents contient des cinématiques de remplacement de pièces, issues directement de la maquette virtuelle faite sous l’outil de CAO Catia ;

en phase d’exploitation, le modèle est un support pour l’analyse d’impact des modifications, leur mise en œuvre et leur validation. De plus, les retours opérationnels issus de l’exploitation du système sont utilisés pour affiner le modèle et le rendre encore plus représentatif.

Le champ d’utilisation des modèles s’étend

les DSL (Domain Specific Language) prennent de l’ampleur, notamment face à des formalismes généraux comme SysML ;

les langages de modélisation permettent la simulation multi-disciplines. Ceci correspond à un travail en profondeur sur la sémantique de modélisation associée à chaque discipline, et en particulier aux interfaces entre disciplines ;

la modélisation multi-niveaux : même si intégrer dans un même modèle tous les niveaux de conception ne parait pas possible, voire même souhaitable, des interfaces bien définies entre chaque niveau permettent de tracer les allocations faites entre les différents modèles et éventuellement de tracer les raffinements de modèles qui ont permis de passer d’un niveau { l’autre.

au-delà des aspects techniques, des points de vue Facteur Humains, risques, modèles de coût, modèles de décision, … sont intégrés dans le modèle du système ;

Une simulation numérique peut être plus précise qu’une expérience difficilement reproductible ou

très coûteuse. « .Integrating Modeling, Simulation, and Visualization » - Purdue University



79

les problématiques dures (modélisation et simulation de temps-réel quantifiée (MARTE), vérification formelle, …) sont accessibles dans les outils, avec un niveau de connaissance atteignable au travers d’une formation classique d’ingénieur.

6.6 Des modèles d’architecture porteurs de services { valeurs ajoutées

La modélisation des entreprises et des grands systèmes trouve ses limites lors de l’expression par des approches unifiées (« Unified Frameworks »). Le risque est d’arriver à des modèles trop pauvres pour être pertinents et de dégrader les pratiques en vigueur dans un métier donné.

Des évolutions sont à envisager au niveau :

des formalismes pour faciliter les représentations en fonction de l’objectif recherché avec le bon niveau de granularité ;

de la cohérence des vues d’architectures au niveau de l’entreprise ou du système considéré.

Modèles d’architecture au niveau de l’entreprise

Un cadre normatif, les cadres d’architecture

Optimisation de la solution, incluant la gestion des risques

L’évolution du MBSE, telle qu’envisagée par le groupe de travail MBSE de l’INCOSE



80

Incremental commitment Model (source: traduction de Barry Boehm, USC 2009)

Ces modèles d’architecture sont directement porteurs de services à valeur ajoutée. C'est-à-dire qu’ils doivent apporter un niveau de formalisation et de dynamicité sur le périmètre où ils sont pertinents avec une prise en compte :

de la stratégie d’entreprise, en termes de standards préconisés, politiques-produits et utilisation de bonnes pratiques ;

des interactions des activités du périmètre considéré avec les autres, dans le respect, des objectifs globaux ;

des possibilités d’analyse de risque ou d’analyse d’impact en fonction de l’évolution de tel ou tel paramètre ;

des moyens d’optimisation de processus métier et d’aide { la décision.

Ceci permet de dégager une architecture d’ensemble tout en travaillant la spécificité de chaque activité. Des documents, comme l’ISO-15704 et GERAM, fixent un cadre normatif naissant sur ce sujet, complété par les cadres d’architecture (« Architecture Frameworks »). En 2020, le lien avec l’ingénierie des exigences est explicité.



81

Artefact-based Requirements Engineering et son intégration dans un Process Framework

Les avancées dans le domaine de la modélisation dynamique permettent :

le fonctionnement et le contrôle de l’entreprise sur une base structurée explicite et, autant que possible, vérifiée par construction (« verified by design »), l’intégration de l’analyse de risque au niveau de chaque processus, l’utilisation d’indicateurs de performance ;

l’analyse d’alternatives d’architectures en fonction de critères prédéfinis ;

la confrontation de l’espace des besoins { l’espace des solutions envisageables (« design space exploration ») ;

la simulation de processus métier pour identifier leur dépendance et vérifier leur consistance ;

l’établissement de patrons d’architecture (« patterns ») ;

la réduction de la complexité par suppression des interactions inutiles et du non-déterminisme.

Il convient toutefois de considérer la modélisation de l’entreprise comme le cadre de référence de fonctionnement. Il serait illusoire de penser, encore pendant de nombreuses années, vouloir régir, par des modèles, le comportement précis de l’activité économique, des organisations, des cultures, … et surtout de l’homme !



82

6.7 Le schéma mental de l’opérateur comme base de l’analyse système

Les difficultés de l’exploitation de systèmes à risques ont pour origine, entre autres, la prise en compte d’un nombre croissant d’informations, l’intégration d’un nombre croissant de logiques d’exploitation antagonistes (sûreté, sécurité, environnement, production…) ; ce qui se « traduit pour l'opérateur par un ralentissement de sa capacité d'apprentissage et d'acquisition de routines, et par une augmentation d’erreurs de connaissances et de planification / anticipation » (R. Amalberti).

L’erreur humaine concerne les risques cognitifs des opérateurs tels que percevoir et interpréter de façon erronée la situation de l’installation, être en surcharge cognitive face à une situation non vécue, faire un mauvais compromis entre sûreté et performance. Le risque est alors la perte de contrôle cognitif de la situation qui est source de risque sûreté.

Les limites des performances humaines des exploitants trouvent leurs origines dans la construction de leurs schémas mentaux. Les fautes et les ratés de cette construction proviennent de ressources cognitives limitées en situation réelle d’exploitation. En effet, les exploitants doivent sélectionner des informations et les transformer pour les rendre compatibles avec leurs schémas mentaux. Or, on constate le plus souvent que les informations mises à disposition des exploitants pour contrôler et commander les installations, sont en fait structurées et réalisées selon les schémas mentaux des concepteurs et selon les contraintes technologiques des équipements.

Du schéma mental des concepteurs vers celui des utilisateurs

Représentation du savoir-faire

Masquage de la complexité des systèmes au niveau des IHMs



83

Modèle de compétence humaine

Les schémas sont au centre26 de toutes les théories récentes de la formalisation des connaissances. Les schémas sont des représentations de connaissances laconiques, fonctionnelles et orientées vers un but à atteindre. Ils permettent de comprendre et d’agir avec des représentations simplifiées et bien adaptées à la représentation du savoir-faire d’experts. Ces schémas possèdent cinq propriétés :

ils présentent des parties fixes et des variables qui permettent de s’adapter aux différents contextes d’une même situation ;

ils permettent d’utiliser des variables par défaut lorsqu’une situation est sous spécifiée. Ces variables seront actualisées ultérieurement lorsque les connaissances seront disponibles ou interprétées ;

ils représentent la connaissance de situations à différents niveaux. Les niveaux synthétiques sont appelés « plans » ; ils ne contiennent que des objectifs à atteindre. Le niveau le plus bas et le plus détaillé est appelé « scripts », il représente des suites ordonnées d’évènements ;

ils présentent de la connaissance opérationnelle directement utilisable et non des définitions de connaissances, qui seraient à interpréter avant utilisation ;

ils guident et orientent intuitivement vers la recherche de situation. Traiter de l’information par schémas revient { rechercher celui qui s’adapte le mieux { la situation rencontrée.

Représentation des facteurs humains dans la conduite des systèmes à risque (source EDF)

26

Les schémas sont issus de techniques d’intelligence artificielle introduite par Rumelhart et Minsky



84

Les schémas correspondent à des modules de connaissances limitées dont la combinaison permet d’atteindre un très grand nombre de situations circonstancielles. La modularité permet des remises à jour faciles.

Les schémas deviennent actuellement l’ossature de la représentation « mentale » des situations. Ils sont essentiels pour cacher la complexité interne du système via l’interface homme machine.

6.8 Une nouvelle forme de management

Sur la dernière décennie, le premier objectif des dirigeants était court terme et focalisé sur le résultat financier de l’entreprise. Il devient maintenant responsable de la santé à long terme de l’entreprise, conscient des intérêts contradictoires de toutes les parties prenantes.

Les analystes et le marché ne se focalisent plus sur le seul directeur général, mais sur la qualité de l’équipe dirigeante.

Le succès des dirigeants dépend de plus en plus de leur capacité à créer un environnement propre { l’épanouissement de l’équipe dirigeante.

Le concept de dirigeant généraliste se heurte à la manière de pensée des générations X et Y

qui montent en responsabilité dans l’entreprise. Ce glissement vers un management plus

expert reflète aussi l’évolution de la force de travail. Plus compétente et avec un haut niveau

de formation, elle nécessite moins de directivité. Le lieu de travail met de plus en plus

l’accent sur la compétence des personnes vue comme un actif de l’entreprise.

Le dirigeant généraliste cède la place au dirigeant leader et expert

Le management de type « Contrôle – Commande » devient plus collégial

La culture du l’équipe dirigeante remplace le culte du dirigeant individuel

Le dirigeant du 21ème siècle enrichit son expertise domaine par des compétences de haut niveau en communication et en organisation d’équipes.

Son 1er objectif : comprendre et réconcilier les intérêts de toutes les parties prenantes de l’entreprise.



85

Le monde

en évolution

. Vie professionnelle en constante

diminution

. Prédominance des Baby

Boomers

> La retraite disparait

> Nouvelle génération de

travailleurs agés

> Trois générations dans les

forces de travail

. Le crash de 1997 crash a mis

l'Asie sur les charbons ardents

. Emergence d'économies low

cost

> La Chine et l'Inde émergent en

tant qu'économies

> l'offshore décolle, l'économie

golbale est impactée

L'entreprise en

évolution

l'état d'esprit

en évolution

Ressources humaines, Flexibilité, Créativité

> Focalisation sur l'organisation humaine

> Attirance et pérennisation des ressources grace à la flexibilité

> Emergence d'une logique orientée personnes et créativité

> L'évolution des femmes

Nouveau marché du travail Nouvel ordre économique mondial

Le dirigeant expert

. Obsession de la valeur pour l'actionnaire

. Culte du PDG

. Les généralistes dominent

. Augmentation conséquente des rémunérations

> Au service de toutes les parties-prenantes

> 'Culte' de l'équipe

> les experts dominent

> Gestion d'un enrichissement perconnel important

. Focalisation sur la gestion des ressources et le contrôle de gestion

. Flexibllité pilotée par des réformes structurelles

. La logique industrielle domine

. Retrait des barrières pour les femmes

Vision du management en 2020-2025

Les modèles de travail flexible continuent d’évoluer en réponse l’évolution des besoins des

Baby-boomers et de la génération Y.

Une plus grande attention est portée à la performance des personnes, et pas seulement aux

actifs financiers ou physiques, et aux techniques à développer pour améliorer leur

performance. La résolution de problèmes et la créativité deviennent de plus en plus

importantes.

Le leadership associé à l’évolution du management

Les dirigeants maitrisent une large gamme d’outils de management et se montrent efficaces

dans un environnement hautement dynamique. Ils sont eux-mêmes évalués avec de nouvelles

gammes de métriques. De nouvelles compétences sont exigées pour créer des environnements



86

de travail plus flexibles qui s’accordent mieux aux besoins des employés, sous-traitants et

temps partiel inclus.

Le dirigeant construit et maintient consciemment un domaine d’expertise cohérent dans son

industrie, intégrant l’évolution du marché et du personnel. L’évolution vers ce futur est

soutenue par une logique durable de parcours de carrière.

6.9 Une formation IS étendue, certifiée, adossée à la recherche et

l’innovation

L'apprentissage de l'IS, étendu jusqu'au doctorat, et tout au long de sa carrière

Les études réalisées sur les besoins en IS (notamment, par le pôle de compétitivité Systematic) montrent que les entreprises vont avoir un fort besoin en compétences système dans les années à venir. Les Universités et Ecoles doivent proposer des cursus de formation pouvant répondre aux besoins individualisés d'étudiants ou de professionnels.

Pour l'obtention d'un master en ingénierie en 5 ans, une étude récente de l'AERES27 préconise de répartir le temps d'activité des étudiants entre différents champs de connaissances, en définissant des seuils : bases scientifiques (18%), spécialité (40% voire 25% pour une formation généraliste), pluridisciplinarité et autres SPI (10%), Sciences Humaines et Sociales (SHS) et langues (17% dont au moins 10% de SHS), activités de mise en situation (projet, stage, initiation { la recherche … 20% ou plus).

Ce modèle est proche du modèle international et sert de base à la définition d'un cursus « a minima » en IS. Ce cursus est basé sur les trois dernières années (L3-M1-M2) pour permettre son appropriation par les Ecoles et les Universités. Il est composé d'environ 30 ECTS28 (hors mise situation), regroupés de façon modulaire, pour répondre à des besoins variés, de l'étudiant ou de professionnels.

Une certification des formations et des apprenants

27

"Formation universitaire au métier d'ingénieur", AERES, octobre 2010

28 « European Credit Transfer System » : système européen de transfert de crédits pour des étudiants

européens, basé sur la charge de travail d'étudiant, exigée pour réaliser les objectifs d'un programme.

L'apprentissage de l'IS, jusqu'au doctorat, et tout au long de sa carrière

Une certification des formations et des apprenants

Des liens plus forts entre l'IS, la recherche et l'innovation

De nouvelles modalités d'apprentissage



87

En 2020, des curricula de formations à l'IS existent et permettent d'auditer les formations, revendiquant un programme de formation à l'IS. Le projet en cours de l’INCOSE BKCase/GRCSE29 sert de base pour une réflexion sur ce type d'audit. L'acquisition des connaissances en IS après le suivi d'une formation certifiée est contrôlée par un examen de certification des apprenants.

Des liens plus forts entre l'IS, la recherche et l'innovation

Dans son futur métier, l’étudiant en IS a besoin de faire appel aux compétences de chercheurs. Il est donc utile de le sensibiliser à la recherche en IS et à la recherche technologique, pour le rendre capable de trouver des sources d'innovation, pour développer des aptitudes à collaborer avec des laboratoires de recherche et pour attirer un plus grand nombre d'ingénieurs vers le doctorat.

Selon un rapport de l'Institut Montaigne30, aux États-Unis, 46 000 ingénieurs de niveau master sont formés chaque année. 15% d’entre eux réalisent une thèse. Comparativement, seuls 4 % des ingénieurs français réalisent une thèse. La recherche en IS se développe à partir du moment où les industriels participent activement à des programmes de « recherche – innovation – formation » ambitieux. Un autre rapport de l'Institut Montaigne31 souligne qu’en France, les contrats avec les entreprises financent moins de 3 % de la recherche universitaire (à comparer à 13 % en Allemagne). Selon le rapport Futuris32, pour mener à bien des projets d'innovation collaborative, l’entreprise doit se doter d'ingénieurs capables de jouer les interfaces entre l'émergence de technologies et leur mise en œuvre dans des projets transverses. Ce rôle peut être tenu par des ingénieurs systèmes.

Le rapprochement entre universités et entreprises est un levier fort pour l'innovation. Pour favoriser ce rapprochement, une proposition d'un rapport de l'Institut Montaigne est de développer la présence physique des entreprises sur les campus, avec des cours assurés par des intervenants professionnels et le partage de locaux avec des entreprises. En 2020, des structures mixtes recherche – industrie se mettent en commun des équipes de recherche et des moyens expérimentaux d'entreprises avec ceux de laboratoires partenaires. Ils permettent aux entreprises de traiter des thématiques majeures pour l'innovation dans leur secteur d'activité et d’être au plus près des futures découvertes scientifiques.

De nouvelles modalités d'apprentissage

L'apprentissage de l'IS fait évoluer les pratiques de formation. Les concepts, méthodes et outils ne peuvent pas être enseignés de façon traditionnelle, sous forme de cours, TD, TP,

29

Graduate Reference Curriculum for Systems Engineering

30 "Adapter la formation des ingénieurs à la mondialisation", Romain BORDIER, Aloïs KIRCHNER, Jonathan

NUSSBAUMER, Institut Montaigne, 2010

31 « Des labos au marché : en finir avec le gâchis français », Anne Dumas, Institut Montaigne, juin 2007

32http://blog.usinenouvelle.com/innovation/management/open-innovation-pourquoi-la-france-est-elle-si-

frileuse/


http://blog.usinenouvelle.com/innovation/management/open-innovation-pourquoi-la-france-est-elle-si-frileuse/

http://blog.usinenouvelle.com/innovation/management/open-innovation-pourquoi-la-france-est-elle-si-frileuse/


88

sous peine de décourager les étudiants et d'échouer dans leur formation. De multiples sources d’apprentissage sont combinées dans un programme de formation, équilibré entre théorisation et mise en pratique de l’IS. De nombreux webinars, web-conférences, cours en ligne, et livres avec étude de cas … sont disponibles en 2020 pour apprendre l’IS. De plus, la plupart des formations en IS participe à des compétitions de projet IS. Ces compétitions constituent un outil de « benchmarking », et leur permet d’accroître leur notoriété

Le rôle de l’enseignant n’est plus de simplement transmettre des connaissances mais évolue pour orienter, guider, coacher, vérifier et valider, en résumé, aider au développement personnel de l’apprenant dans un parcours d’apprentissage (ou professionnel) préalablement discuté entre l'apprenant, l'équipe pédagogique et les partenaires industriels.

6.10 Traçabilité Attentes-Extrapolations

Les extrapolations présentées dans les paragraphes précédents répondent chacune à certaines des attentes décrites dans la section 5. Les relations entre chacune des attentes et les extrapolations sont rassemblées dans le tableau suivant.



89

7. Les ruptures d’usages sur la période 2020-2025

L’objectif de cette section est de donner une vision systémique d’ensemble sur les ruptures d’usages { imaginer sur la période tant au niveau de :

la conduite de la conception ; le système de conception ; la conception d’outils adaptés.

On examine tour à tour les enjeux en matière d'organisation industrielle, les enjeux en matière d'ingénierie, les enjeux en matière de formation, les enjeux en matière d'ateliers d'I.S. Cette problématique atelier est finalement peu éloignée de la problématique organisationnelle du fait qu'elle touche à la nature des échanges entre client et fournisseur.

Vers une Ingénierie Système orientée domaine applicatif

Une nouvelle culture de partage des risques dans le développement de systèmes

La formalisation des interactions Hommes-Systèmes

Un gap de performances significatif par les patrons de conception (« Design Patterns »)

Le rêve devient réalité : le prototypage virtuel de tout le système

Des plateformes d’innovation économique, sociale

De nouveaux éditeurs pour les ateliers d’Ingénierie Système



90

7.1 Vers une Ingénierie Système orientée domaine applicatif

Même si le développement de grands systèmes complexes s’appuie sur des principes d’IS communs, il existe un fort impact du domaine concerné sur les processus détaillés. Quoi de commun entre une automobile et une centrale nucléaire ou un appareil d’IRM.

Les ingénieurs ne développent pas des systèmes au sens générique du terme mais des produits, des applications, des services dans un domaine particulier : énergie, transport, aéronautique, espace, santé,…. La réalisation d’un système dépend aussi de spécialités transverses : sûreté de fonctionnement, sécurité ; développement durable, facteurs humains, etc… Les ingénieurs et spécialistes utilisent dès lors les concepts, le vocabulaire, l’ontologie de leur domaine applicatif.

On ne peut pas demander à chaque ingénieur de faire la transcription des processus issus des normes d’IS en processus directement applicables { son domaine particulier. L’entropie engendrée n’est pas supportable. Il en est de même lorsque l’entreprise est multi domaines et a mis en place un référentiel d’IS commun { tous les domaines et donc forcément générique.

Il y a quelques années dans le contexte de l’INCOSE, le Joint Commercial Aircraft Working Group a développé un cadre33 pour l’Ingénierie Système appliquée aux avions commerciaux. Ces travaux n’ont pas eu de suite opérationnelle mais le document est toujours utilisé pour former les jeunes ingénieurs dans le domaine aéronautique.

L’ingénierie domaine est déj{ utilisée dans le domaine du logiciel en particulier pour définir des lignes de produits. Le modèle du domaine est une représentation explicite des caractéristiques communes et variables des systèmes du domaine analysé ainsi que des dépendances entre les propriétés variables. En IS, c’est le modèle fonctionnel qui sera utilisé.

33

« Framework for the Application of Systems Engineering in the Commercial Aircraft Domain », INCOSE Joint Commercial Aircraft Working Group. INCOSE International Symposium 2000. « Cadre d’application de l’Ingénierie Système pour la conception d’un avion commercial ». AFIS Conférence 2001

L’Ingénierie Système, au sens générique, n’est visible que par les spécialistes d’IS

Une analyse domaine fournit, pour les projets de chaque domaine business, un cadre de processus et de modèle fonctionnel, directement utilisable

Elle mène { une accélération de la formation et de l’apprentissage, et une plus grande fiabilisation des développements



91

Développement de systèmes dans le cadre d’une ingénierie domaine

Dans les entreprises en 2020-2025 l’IS, au sens générique du terme, n’est plus visible par l’ingénieur opérationnel. Il n’a accès qu’au référentiel applicatif du domaine dans lequel les produits, systèmes et services sont réalisés, référentiel qui, bien sûr, intègre tous les concepts d’IS issus des normes applicables.

Ce référentiel est sous la responsabilité de spécialistes chargés de bâtir non seulement le référentiel générique de l’entreprise, spécialités inclues, mais et surtout le référentiel IS applicatif (pratiques de l’ingénieur). Il est bâti { l’aide, en particulier, d’une analyse domaine où sont impliqués le marketing, le commercial et la cellule IS. De cette analyse domaine est issue l’architecture fonctionnelle.



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Construction de l’Ingénierie Système orientée domaine applicatif

D’un projet { l’autre, dans un domaine donné, le modèle fonctionnel est stable et l’investissement est donc { long terme, rapidement rentabilisé. Le développement des composants (architecture physique) obéit à des cycles plus courts, liés à la technologie, avec une forte dépendance aux projets.

En 2020-2025, on peut imaginer cette démarche étroitement associée à celle des patrons de conception (§ 7.4) et des modèles d’architecture porteurs de services { valeurs ajoutées (§6.6). Elle s’intègre aussi dans une initiative de gestion des connaissances orientée projets.

Le ROI de cette approche globale se décline en gain de temps, capitalisation de l’expertise et accélération de la formation.

7.2 Une nouvelle culture de partage des risques dans le développement

de systèmes

L’internationalisation des marchés induit de nouvelles contraintes pour les industriels. Les pays client exigent des retombées économiques, en contrepartie de l’achat des biens que ces industriels produisent. D’autre part, l’internationalisation induit un besoin de compétitivité accrue des entreprises, qui suppose :

Sous-Traitance Globale (STG) = Risk Sharing Partner (RSP)

Partenariat sur le long terme pour un programme

Logique de ROI et non de prestation classique

Pratiques de co-conception et de management multiple



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la diminution, parfois drastique, des prix de revient et l’accélération du cycle de vie du produit ;

le recentrage vers ses métiers fondamentaux, recentrage qui s’accompagne de schémas de sous-traitance différents, notamment partage des risques ;

la mise en place d’une R&D avec retour sur investissement { court terme (du fait des délais très courts pour produire une nouvelle génération de produit).

Ce constat se traduit en termes de compensations commerciales (« offset »), d’organisations délocalisées, de montée en compétence des équipementiers afin d’assumer un rôle de systémier et ainsi devenir un « Risk Sharing Partner ».

En parallèle, face à la demande de nouveaux produits et services de plus en plus sophistiqués, une entreprise ne peut à elle seule maîtriser tous les savoirs et procédés nécessaires. Le coût de l’innovation devient croissant … au-delà de la seule capacité financière d’une entreprise ou d’un laboratoire. Des coopérations interentreprises sont alors indispensables.

Partage des risques dans les futurs développements de systèmes

Dans l’entreprise étendue, si une partie gagne, l’ensemble du système gagne. Il s’agit donc de favoriser les interrelations pour l’émergence de connaissances et apporter de la robustesse au sein des processus d’IS entre donneur d’ordre, architecte, ensemblier et sous-traitants, et ce, tout au long du cycle de vie du système. En 2020, l’organisation { mettre en place est de type apprenante, en particulier via le partage du retour d’expérience { des phases clés de l’ingénierie. Plusieurs typologies d’apprentissages sont à mettre en place : retours d’expérience techniques et retours d’expérience organisationnels y répondent.



94

7.3 La formalisation des interactions Hommes-Systèmes

La sensibilité au risque augmente dans la société et les autorités souhaitent plus de moyens de certification. De ce fait les besoins de démonstration, de traçabilité sont devenus une constante de la conception des systèmes. Le déterminisme l’emporte de plus en plus sur les analyses expertes et les outils de traçabilité se systématisent. Dans ce contexte, la notion d’usage, comme pour la fonction, devient un élément structurant du système, prise comme référence dans la conception. La validation et la traçabilité des écarts au fonctionnement nominal d’un système sont plus systématiques, ceci étant facilité par le développement de moyens de simulation intégrés (plateforme système de système multi opérateurs) et par la modélisation des comportements humains. De manière synchrone se développent les retours d’expériences avec l’implication des utilisateurs à la conception des systèmes complexes.

Vers un modèle de communication et de compréhension commune

Les impacts possibles de l’intégration des FH dans l’IS se retrouvent à deux niveaux, selon qu’ils se situent en amont de la spécification du système ou en aval.

En amont, les impacts portent sur le développement de démarches et d’outils liés :

à la modélisation des usages, de manière couplée aux fonctions du système ;

Modéliser et simuler les comportements humains

Intégrer les retours d’expérience pour développer des méthodes prédictives

Traiter le partage d’autorité entre homme et système



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{ l’émergence de langages de formalisation des exigences FH dans la conception des systèmes ;

{ plus de retours d’expériences, avec la capitalisation des données acquises lors des différentes mises en situation des utilisateurs ;

aux méthodes de co-conception permettant notamment la construction participative de scénarios opérationnels ;

aux méthodes prédictives des comportements humain-machine, de manière à traquer les faiblesses de conception, { identifier les stratégies positives d’usages et à mettre en place des protections plus efficaces que celles développées actuellement ;

{ une intégration de plus en plus systématique du partage d’autorité dans les systèmes à risques, pour préciser les règles de délégation, de manière dynamique, entre les automates et les acteurs du système.

Au niveau de l’aval, les impacts de l’intégration des FH dans l’IS se situent au niveau du renforcement des outils liés aux démonstrations FH avec des plateformes d’évaluation, couplées aux retours d’expériences, supportant des expérimentations de plus en plus écologiques susceptibles d’appréhender les multiples facettes du comportement humain, avec notamment une prise en compte de la dimension affective.

Cette évolution, avec un renforcement des FH dans les processus industriels, s’est accompagnée d’un développement de formations appropriées dans les écoles d’ingénieurs, les universités,… et de collaborations étroites IS-FH avec des partenaires soucieux de faire évoluer ces démarches.

7.4 Un gap de performances significatif par les patrons de conception

(« Design Patterns »)

Pourquoi les « Designs Patterns » (Patrons de Conception) en IS? Venant du génie logiciel, ils sont issus du fait que dans une discipline et dans un domaine donnés, l'ingénieur retrouve, plus ou moins cachés, plus ou moins identiques, les mêmes

Maîtriser la complexité avec réduction de risques

Utilisation de Patrons de Conception validés

A tous les niveaux d’abstraction

Capitalisant les solutions sur les problèmes déjà résolus (y compris données)

Adaptés au domaine applicatif

La conception de systèmes devient plus rapide, plus efficace avec une assurance qualité plus facile … mais nécessite d’en connaître les limites.



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problèmes. Une fois le problème résolu, la solution est applicable à l'ensemble des problèmes de même type.

C’est la manière dont les professionnels expérimentés résolvent les problèmes dans beaucoup de disciplines. Ces patrons de conception sont fondés sur la pratique et pas sur la théorie. Ils codifient et communiquent l’expérience.

Une définition simple et communément admise des Patrons de Conception en fait « une solution à un problème de conception dans un contexte ». Ceci mérite bien sûr quelques explications complémentaires :

le contexte fait référence à un ensemble de situations récurrentes, dans lesquelles le patron de conception peut s'appliquer ;

le problème fait référence à un ensemble de forces, à la fois objectifs et contraintes, qui se produisent dans ce contexte ;

la solution fait référence à une forme ou une règle de conception canonique qui peut être appliquée pour résoudre ces forces.

Ces patrons de conception fournissent une manière rapide de proposer une solution communément comprise. Ils créent les fondements d’une gestion des connaissances et des bonnes pratiques.

L’utilisation de patrons de conception n’est pas à systématiser… tout dépend de la complexité et du caractère générique du système considéré

Dès que l'industriel met en place une ligne de produits, il dispose d'une bibliothèque de Patrons de Conception validés. Les Patrons de Conception sont spécifiques d'un domaine applicatif bien identifié. Le modèle fonctionnel des systèmes développés par l'entreprise est la principale source d'identification des Patrons de Conception.

Ces Patrons sont protégés car ils représentent une grosse partie de la valeur de l'entreprise. Ils sont aussi utilisés pour la formation interne. L'investissement est continu et le ROI montre des gains en coût et temps de développement indiscutables.

La difficulté des Patrons de Conception réside dans le fait de savoir identifier le bon Patron, et de savoir faire le lien entre le réel et le modèle. Autre point dur : l’utilisation de Patrons de Conception peut « étouffer » l’innovation. Il s’agit alors de se réinterroger sur sa pertinence et de savoir s’en affranchir pour chercher des solutions innovantes.

Une base de données de « Design Pattern » d’IS prototype existe au Stevens Institute avec un accès public.



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7.5 Le rêve devient réalité : le prototypage virtuel de tout le système

La simulation numérique a pris son essor avec le développement des moyens informatiques. Elle est utilisée par nombre d’applications et ce dans tous les secteurs tels que l’automobile, l’aéronautique, le génie civil, le nucléaire mais aussi la chimie, la finance…

Le besoin est toujours le même : représenter virtuellement des réalités physiques que l’on souhaite maîtriser au mieux, au plus tôt de la conception et avant même tout essai expérimental.

Les bénéfices attendus sont :

la réduction du temps de développement ;

la réduction du coût de mise en œuvre (par la réalisation de prototypes physiques, et d‘essais de validation réalisés tout au long du projet) ;

la qualité de conception, conforme à des exigences du marché de plus en plus fortes : réduction des émissions de polluants, diminution des rejets de CO2, confort acoustique,…

Au-del{ de la simulation d’un système, se pose naturellement la question de faire coexister des systèmes réels et des simulations, alors que certains systèmes composants ne sont pas disponibles ou pas présents. La coexistence de systèmes, de produits, de services, de modèles exécutables, entraîne des défis technologiques (interopérabilité, intégration) qui peuvent trouver des réponses en termes de standards et d’infrastructures, mais entraîne aussi la définition de processus particuliers d’exploitation de ces ressources technologiques une fois définies.

La simulation numérique s’appuie sur la performance croissante de ses moyens de calculs pour résoudre des problèmes de plus en plus complexes et permet une conception plus efficace entre les différentes parties prenantes. Des progrès indéniables sont attendus dans le domaine de la simulation 1D à la simulation 3D.

Modéliser et simuler l’ensemble du système

Développer des plateformes de simulation multidisciplinaire et multipartenaire. Notion de « Functional Mock-Up »

Intégrer virtuellement le produit

Optimiser globalement la solution



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Prototypage virtuel de tout le système

Pour continuer à progresser de manière significative, il est nécessaire de prendre en compte le couplage multi-disciplines, entre les ensembles des systèmes interagissant. La principale difficulté réside dans la mise en œuvre efficace dans les processus de chaque métier participant au projet et tout au long du cycle de vie du produit.

En 2020, une plateforme de simulation est multipartenaire, multidisciplinaire, temps réel, robuste. Tous les métiers, connectés à la représentation physique du produit à travers des outils de CAO intelligents (notion de « Functional Mock-up » permettant d’identifier tous les composants participant { une fonction, de visualiser des résultats de calcul, etc.), doivent pouvoir s’interfacer en temps réel. Cette plateforme permet l’expérimentation, la simulation et la validation des grands systèmes ainsi que leur acceptation et utilisabilité par les utilisateurs finaux (notion « d’expérience » utilisateur) avec une capacité de prototypage rapide des architectures de sous composants. Il devient possible de vérifier, comme en avant-projet, l’impact immédiat d’une évolution – par exemple de forme – sur l’aérodynamisme, la thermique, la contrôlabilité, etc.

On a alors un prototypage virtuel de tout le système d’une part en vertical (des composants de base au niveau du système global), d’autre part en horizontal (de la conception au maintien en service et au démantèlement en passant par la fabrication). Bref, un modèle numérique du système à tous les niveaux et sur tout le cycle de vie.



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Cette évolution suppose des actions multiples et convergentes sur les outils de contrôle du workflow d’ingénierie, sur la maîtrise des données, sur l’optimisation des modèles (robustesse, fiabilité, temps de calcul), y compris de l’impact des dépendances entre données métiers sur l’optimisation du processus d’ingénierie lui-même. En 2020, on peut penser à une utilisation répandue des matrices DSM – « Design Structure Matrix ».

Une autre difficulté est la validation progressive des données de conception et de développement, en particulier quand les projets de systèmes font appel, du fait de leur complexité, à des organisations industrielles elles-mêmes complexes : cet accès doit être conforme à la préservation des savoir-faire et de la propriété intellectuelle pour chaque partie prenante, ce qui entraîne des exigences de sécurité et d’authentification au niveau des données et des modèles, ainsi qu’{ celui de leur exploitation.

Outre les aspects de stockage et de recherche de données par des acteurs diversifiés se pose aussi le défi de la représentation de ces données, pour en faciliter l’usage en termes de diagnostic et de prise de décision. Le défi sous-jacent, est alors aussi celui de l’ingénierie contractuelle : comment réutiliser a priori, ou a posteriori, les fruits d’actions déroulées précédemment dans des cadres contractuels donnés.

Chaque métier utilise un nombre important de paramètres de conception, pour trouver les solutions les plus performantes dans son cadre technico-économique. Ceci nécessite de se doter de techniques d’optimisation transversales multidisciplinaires, et de stratégie intégrant la robustesse de conception. En 2020, les méthodes d’optimisation permettent non seulement de concevoir mais aussi de fournir des solutions de conception originales et innovantes. Il n’en reste pas moins que l’efficacité de ces méthodes tient { une compréhension des phénomènes physiques que l’on souhaite optimiser et à une forte connaissance métier !

7.6 Des plateformes d’innovation économique, sociale et durable

Multiplication des réseaux de communication, informatique figée… Pour survivre, l’entreprise doit pratiquer « l’innovation ouverte ». C’est ce que préconise la Fondation Internet Nouvelle Génération34 en Mars 2009.

34

Voir le site de la FING, http://fing.org/

Les plateformes d’innovation sont bâties sur une base collaborative et évolutive

Les produits et services sont issus d’une co-création entre le client, l’utilisateur et le fournisseur.

Le développement est adaptatif pour prendre en compte l’évolution des données politiques, économiques, sociétales, techniques environnementales et légales

Produits et services évoluent pendant leur cycle de vie pour tenir compte de l’apprentissage mutuel des parties prenantes et de l’évolution de contexte d’usage


http://fing.org/


100

Schéma de l’innovation ouverte (Source Pr Henry Chesbrough)

L’entreprise capitalise sur ses acquis et ses savoir-faire ; mais elle est aussi insérée dans une dynamique de progression permanente basée sur :

l’évolution des besoins, des usages et des cultures, basés sur des analyses socio-économico-technico-environnementales de plus en plus prépondérantes ;

l’évolution des technologies et des pratiques d’ingénierie, de manière à rester efficace et attractif ;

le développement de nouveaux concepts avec des expérimentations au plus tôt (« Concept Development & Experimentation ») pour confronter idées et faisabilité ;

l’analyse de la concurrence et de l’évolution des marchés, afin de faire des investissements au bon moment et rester compétitif.



101

Les 4 opérateurs de la conception innovante (Traduit de « C-K Theory », Armand Hatchuel, Mines Paris 2003)

Des sources d’idées (« Think tanks ») doivent être mises en place de manière à anticiper sur tous ces points. Des techniques basées sur la créativité et l’expansion des connaissances (par exemple « C-K theory ») doivent permettre de faire contribuer efficacement :

les utilisateurs ;

les architectes ;

les « designers » (au sens du « design » artistique) ;

les ingénieurs ;

et les chercheurs.

Le succès viendra d’une formation initiale solide –donc un enseignement à niveau- des différents acteurs de l’innovation et de leur collaboration efficace.

Les grands axes d’innovation attendus sur les années { venir sont :

la communication prend appui sur les réseaux sociaux. La promotion des offres prend alors un canal multimédia dans des échanges « naturels » plutôt qu’agressifs comme l’est la publicité. L’information sur les produits et les services est dépendante d’une souscription et d’une publication volontaire. La valeur des produits et des services se communique par leur mérite affiché dans les réseaux d’influence ;

l’ingénierie capacitaire qui permet de développer des aptitudes ou des prémisses de produits ou de services, en prévision d’un besoin futur. L’ingénierie devient donc proactive et non plus réactive ;

l’ingénierie dynamique qui permet de composer, beaucoup plus que de développer, des produits et services issus d’offres publiées, afin d’obtenir une solution répondant à un besoin. Ce nouveau paradigme change la notion de validation. Ce n’est pas l’ingénierie qui met en les choses en place ; ce sont les utilisateurs qui s’approprient la solution face à un problème et la transforment de manière dynamique ;

l’ingénierie collaborative où produits et services sont développés dans l’optique d’un intérêt commun avec partage des risques et bénéfices. La collaboration fait alors intervenir les différentes parties-prenantes, au cours du cycle de vie du produit ou du service, selon leur préoccupation et en fonction de la valeur qu’elles peuvent apporter ou en retirer. Cette approche va dans le sens de contribution sur la base de contrats réciproques couvrant les interactions nécessaires entre les parties. Le management devient alors orchestré ou chorégraphié plutôt que basé sur des relations client-fournisseur.



102

7.7 De nouveaux éditeurs pour les ateliers d’Ingénierie Système

Intégration des outils d’IS dans les plateformes de CAD-PLM-PDM

La capacité de développer des plateformes adaptées à des domaines donnés

ROI significatif issu de la continuité du support outil sur tout le cycle de vie du système

Il y a de la place pour des « Open Source » et des plateformes d’intégration ouvertes

Les outils IS disponibles sur application store

Comme expliqué au paragraphe 3.6, le marché des outils d’IS est minuscule, par rapport au marché des outils pour l’ingénierie. Des acteurs comme Dassault Système, Cadence et PTC pèsent un poids beaucoup plus élevé que des éditeurs spécialisés comme Vitech, ou la branche Rational d’IBM. On peut supposer que l’offre en outils IS va évoluer suivant plusieurs directions.

De l’IS dans la CAO et le PLM

Cette rupture est déj{ { l’œuvre actuellement. Les éditeurs d’outils de CAO et de PLM ont reconnu l’importance de mieux adresser le niveau système, et l’intègre dans ses suites existantes. C’est le cas de Catia V6, sorti en 2008 par Dassault Systèmes, qui intègre des fonctions de gestion d’exigences et de gestion d’architecture fonctionnelle et logique.

En 2020, ces plateformes ont atteint un niveau de maturité qui permet de travailler sur une conception multi-niveaux, entrelaçant les architectures fonctionnelles, logiques et physiques (Functional Mock-up<-> Physical Mock-up), tout en gardant une traçabilité verticale exhaustive.

De l’IS pour tous

Le travail collaboratif a pris de l’ampleur, et s’est traduit par l’avènement de plateformes collaboratives généralistes. Ces plateformes se sont initialement développées sur des problématiques ciblées, telles que la Gestion Electronique de Documents, le support de communication en intranet, … Elles se sont enrichies au fur et à mesure des versions avec tout un ensemble de fonctionnalités telles que la gestion de projet, la gestion de workflow, la gestion de version et de configuration, le support de réseaux sociaux d’entreprise, de la communication unifiée…

Ces plateformes supportent l’intégration de « plugin » fonctionnels développés par des sociétés tierces. Ceci a permis { un ensemble d’acteurs de développer { moindre frais des outils IS, directement intégrés dans le système d’information de l’entreprise, et sans avoir à mettre en place par eux-mêmes toute l’infrastructure de gestion des utilisateurs, de bases de données, de la sécurité, ou d’accès hétérogènes et distribués, tous ces aspects étant gérés par la plateforme elle-même.

Des outils IS sur des Applications Stores

La généralisation du Cloud et des applications en Saas (Software As A Service) s’est traduit par l’apparition d’applications stores. Les applications stores développés dans les années 2010 étaient principalement liés { l’environnement d’exploitation (tablette, smartphone, système d’exploitation). En 2020, des applications stores spécialisées par domaine ou par discipline, ont fait leur chemin. Ces applications stores sont liées à des



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communautés qui se sont fédérées non plus sur le contenant, mais sur le contenu. Comme les applications stores généralistes des années 2010, ces applications stores spécialisées permettent à de petits éditeurs de développer des modules fonctionnels précis et ciblés, fonctionnant dans un mode Web Service, indépendamment du matériel servant { l’utiliser et de sa localisation. L’accessibilité élargie de ces modules, et leur simplicité de déploiement et d’utilisation, permettent aux meilleurs de ces petits éditeurs d’émerger, tout en atteignant des coûts de vente et de possession très largement inférieurs aux outils monolithiques et verticaux vendus par les éditeurs traditionnels.

7.8 Traçabilité Attentes-Ruptures

Comme pour les extrapolations de la section précédente, les relations entre les ruptures d’usage et les attentes de la section 5 sont rassemblées dans ce tableau.



104

8. Et après ce Livre Blanc…

Ce livre blanc a été l’occasion d’établir un premier état des lieux sur l’Ingénierie Système en France, tant au niveau de sa pénétration dans les grandes entreprises françaises que de leurs attentes en matière d’avancées scientifiques et techniques, d’emplois ou de besoin en formation et outils.

Même si la prise de conscience de l’importance de cette inter-discipline est récente, des avancées significatives et durables ont été accomplies ces dix dernières années, au niveau :

de la reconnaissance en entreprise, réussites à la clé ; de l’enseignement supérieur, avec un nombre croissant d’étudiants choisissant une

spécialisation dans ce domaine, que ce soit par des filières universitaires ou des écoles d’ingénieurs qui mettent en place des modules dédiés { cette spécialité ;

de la normalisation avec la création des normes telles que l’ISO 15288 ou l’ISO/IEC 26702, de référentiels appliqués au sein de l’INCOSE (INCOSE SE Handbook) et de l’AFIS (« Découvrir et Comprendre l’IS ») ;

de la mise en réseau et de la mobilisation de ces compétences rares au sein des grandes entreprises française et via les sociétés savantes AFIS et INCOSE pour en partager les meilleures pratiques.



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L’Ingénierie Système s’applique à des systèmes de plus en plus complexes ou systèmes de systèmes, { l’ingénierie des services voire { des domaines complètement nouveaux comme l’économie, les banques et assurances ou le secteur de la santé. Ceci montre l’énorme potentiel des méthodes et outils sous-jacents. L’approche systémique devient une nécessité pour comprendre et appréhender la complexité qui nous entoure.

L’élaboration de ce Livre Blanc a permis de prendre du recul vis à vis des pratiques actuelles pour essayer de les extrapoler, voire d’en imaginer de nouvelles en rupture, i.e. un exercice de prospective qui nous a fait voyager dans les années 2020-2025. A cet horizon, les recours aux techniques de patrons de conception, cadres d’architecture, simulation progressive tout au long du cycle de vie et optimisation multidisciplinaires sont autant de solutions viables que banalisées.

La sensibilité au risque augmente dans la société et les autorités souhaitent plus de moyens de certification. De ce fait les besoins de démonstration, de traçabilité vont devenir une constante de la conception des systèmes. Le déterminisme l’emportera de plus en plus sur les analyses expertes et les outils de traçabilité vont se systématiser. Dans ce contexte, la notion d’usage, comme pour la fonction, deviendra un élément structurant du système, prise comme référence dans la conception. La validation et la traçabilité des écarts au fonctionnement nominal d’un système seront plus systématiques, ceci étant facilité par le développement de moyens de simulation intégrés (plateforme système de système multi opérateurs) et par la modélisation des comportements humains. De manière synchrone se développeront les retours d’expériences avec l’implication des utilisateurs { la conception des systèmes complexes.

Le chemin est encore long à parcourir pour arriver à cultiver le fort potentiel d’innovation du secteur en particulier auprès des PME et de la recherche académique. Les actions de communication et de valorisation s’amplifient, notamment en direction de ces cibles et des décideurs économiques et politiques. Mais persévérance et exemplarité sont de mise pour percer durablement.

Comme présenté tout au long du Livre Blanc, les attentes et défis à relever sont nombreux ! C’est par le partage et la formalisation des pratiques performantes que l’accélération peut s’opérer… Aussi n’hésitez donc pas { répondre favorablement { notre invitation au voyage en rejoignant dès à présent nos groupes de travail pour faire de cette vision une réalité !

Les contributeurs AFIS

http://www.afis.fr


http://www.afis.fr/


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A. Le groupe de travail AFIS « Vision 2020 »

L’équipe des contributeurs AFIS est constituée de vingt et une personnes, membres du Conseil d’Administration de l’AFIS et/ou experts sur des secteurs particuliers de l’Ingénierie Système.

Alain Faisandier, MAP Systems

Alain Léger, Thales

Alain Kerbrat, CollESys

Alain Roussel, CS

Catherine Devic, EDF

Claude Pourcel

Dominique Luzeaux, DGA

Eric Bonjour, Université de Franche Comté

Gauthier Fanmuy, ADN

Gérard Auvray EADS Astrium

Gérard Morel, Université de Nancy Lorraine

Jean-Claude Roussel, EADS

Jean-Pierre Meinadier, AFIS

Jean-Luc Garnier, Thales

Marc Peyrichon, DCNS

Marion Wolff, ESTIA

Michel Galinier, AFIS

Pascal Gendre, Airbus

Pierre de Chazelles, Airbus

Régis Mollard, LATI

Roland Mazzella, Thales



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B. Bibliographie

Standards et normes

IEEE, 2005 : “IEEE 1220 Standard for Application and Management of the Systems Engineering”

ISO/IEC 15288, 2008 : “Systems and software engineering — System life cycle processes” Second edition

UK Ministry of Defence OD, 2010 : “MOD Architecture Framework”, UK MOD, version 1.2.004 MODAF

US Department of Defense, 2010 : “DOD Architecture Framework”, DOD, version 2.02 DODAF

Software Engineering Institute, 2007 : “Capability Maturity Model Integration (CMMI)”, version 1.2

Ouvrages de référence

INCOSE, 2007 : “Systems Engineering Vision 2020”, v 2.03

AFIS 5ème Conf Annuelle d’Ingénierie Système, 2009 : “Vision 2020, The Globalisation of Systems Engineering”, Ralf Hartmann, Astrium Satellites,

Maier, M. et E. Rechtin, 2009 : “The art of systems architecting”. 3rd ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Press.

Blanchard, B. S. et W. J. Fabrycky. 2005 : “Systems engineering and analysis.” Prentice-hall international series in industrial and systems engineering. 4th ed. Englwood Cliffs, NJ, USA: Prentice-Hall.

Hull, M. E. C., Jackson, K. et Dick, A. J. J. 2010 : “Systems Engineering”, 3rd ed. London: Springer.

Van Lamsweerde, A. 2009 : “Requirements engineering”. New York, NY: Wiley.

Guides

INCOSE, 2010 “Systems Engineering Handbook 3.2”

INCOSE SE Lean enablers (194 "do's and don'ts“ and organized into six Lean Principles)

AFIS,2009, “Découvrir et Comprendre l’Ingénierie Système”

Martin, J. N. 1997. “Systems engineering guidebook: A process for developing systems and products”. 1st ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Press.


http://www.mod.uk/DefenceInternet/AboutDefence/WhatWeDo/InformationManagement/MODAF/

http://cio-nii.defense.gov/sites/dodaf20/


108

Oliver, D., T. Kelliher, et J. Keegan. 1997 : “Engineering complex systems with models and objects”. New York, NY: McGraw-Hill.

Buede, D. M. 2009 : “The engineering design of systems: Models and methods.” 2nd ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Inc.

Hooks, I. F., et K. A. Farry. 2000 : “Customer-centered products: Creating successful products through smart requirements management”. New York, NY: American Management Association.



109

C. Glossaire

Acronyme Signification

AFIS Associations française d’Ingénierie Système

AFNOR Association Française de NORmalisation

AGATE Atelier de Gestion de l'ArchiTEcture des systèmes d'information et de communication. Cadre d’architecture de la DGA.

CAD Computer Aided Design

CAO Conception Assistée par Ordinateur

CMMI Capability Maturity Model Integration. Voir sei/cmmi

DGA Direction Générale de l’Armement

DMZ DeMilitarized Zone. Utilisé pour désigner un espace réseau d’entreprise dédié { la communication avec l’extérieur, et sécurisé dans ce but

DoD Department of Defense. Ministère de la défense des Etats-Unis.

DODAF Department of Defense Architecture Framework

DSL Domain Specific Language

HPC High-Performance Computing

IHM Interface Homme-Machine

INCOSE International Council on Systems Engineering

IS Ingénierie Système

ISO International Organization for Standardization. Voir www.iso.org

LCC LifeCycle Cost

MBSE Model Based System Engineering

MDA Model Driven Architecture


http://www.sei.cmu.edu/cmmi/

http://www.iso.org/


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MDD Model Driven Design

MOA Maîtrise d’Ouvrage

MOD Ministry of Defence. Ministère de la défense britannique

MODAF MOD Architecture Framework

MOE Maîtrise d’Œuvre

NCO Network Centric Operation

NEC Network Enabled Capability

OCDE Organisation de Coopération et de Développement Economiques. voir www.oecd.org

OMG Object Management Group. Voir OMG

PCT Patent Cooperation Treaty. Système de brevets internationaux

PDM Product Data Management

PLM Product Lifecycle Management

PME Petite et Moyenne Entreprise

SADT Structured Analysis and Design technique. Voir SADT

SEI Software Engineering Institute. Voir SEI

SdS Système de Systèmes (System of Systems)

SysML Systems Modelling Language. Voir www.sysml.org/

TIC Technologies de l’Information et de la Communication

TOGAF The Open Group Architecture Framework

TPE Très Petite Entreprise

TRL Technology Readiness Level

UML Unified Modelling Language. Voir www.uml.org/


http://www.oecd.org/

http://www.omg.org/

http://en.wikipedia.org/wiki/Structured_Analysis_and_Design_Technique

http://www.sei.cmu.edu/

http://www.sysml.org/

http://www.uml.org/