Renforcés par les avancées technologiques des « Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC) », les Travaux Pratiques électroniques « e-TP » sont devenus un mode d’enseignement incontournable surtout dans les disciplines techniques et scientifiques. Plusieurs modes d’e-TP ont émergé : TP virtuel, TéléTP, TP présentiel assisté par ordinateur, TP en réalité augmentée... ces derniers modes nécessitant l'usage de dispositifs matériels (maquette pédagogique, appareils de mesure, robots, etc.). Dans la majorité des cas, avant ou même pendant une session d'e-TP, il est nécessaire de (re)configurer ces dispositifs selon des besoins pédagogiques. Cette reconfiguration nécessite, pour des systèmes complexes, comme les Systèmes Automatisés de Production (SAP), des compétences que l'instructeur ne possède pas systématiquement. Ce qui impose la présence d'un technicien ou limite le nombre d'instructeurs susceptibles d'utiliser la plate-forme pédagogique. Ce travail de recherche a pour objectif de faciliter la (re)configuration de systèmes complexes, particulièrement les SAP, dans le cadre d'e-TPs. Une première enquête auprès des utilisateurs de l’« AIP-Priméca-RAO » (situé à l’INSA de Lyon) a révélé les besoins et contraintes liés à une plate-forme de ce type. Il s'est avéré qu'au-delà de la (re)configuration, l'absence d'outil commun de gestion des ressources pédagogiques faisait perdre un temps précieux aux utilisateurs. Ce constat a nourri la conception d'un outil informatique gérant une chaîne éditoriale dont le but est de simplifier la création, l’édition, l’assemblage, l’organisation et la réutilisation des différentes ressources à exploiter dans une session d’e-TP. Cet outil a également pour objectif d’améliorer l’autonomie de l’instructeur lors de la préparation de sessions d’e-TP tout en réduisant le temps requis pour configurer cette session. Cela a impliqué d’automatiser le processus de reconfiguration du SAP support d'e-TP, et de publication des scénarios pédagogiques sur un système de gestion d’apprentissage « LMS » (Learning Management System). Un prototype a été développé et testé sur des e-TPs réels afin de valider cette conception. Cet outil pourrait, ultérieurement, être rendu plus générique afin de servir des e-TPs dans d'autres disciplines. / Powered by the technological advances of the “Information and communication sciences and technologies”, the Electronic Laboratory for Practical Training “ELab” (also known as ELab hands-on training) has become an inescapable teaching mode especially in the technical and scientific disciplines. Thus, several ELab modes have emerged: virtual ELab, remote ELab, Local Elab, augmented reality ELab, etc. The latter require the use of hardware devices (educational mock ups, measuring instruments, robots, etc.). In most cases, before or during an ELab session, these devices need to be reconfigured according to teaching purposes. For complex systems, like Automated Production Systems (APS), this reconfiguration process requires technical skills which the instructor does not have systematically. This imposes that a technician should be available, failing which the usage of the pedagogical platform will be limited to a few skilled instructors. Accordingly, this research aims at facilitating the reconfiguration process of complex systems (particularly the APS) featuring ELabs. A first survey designated to the users of « AIP-Priméca-RAO », located at the INSA de Lyon, has revealed the needs and constraints related to such a platform. It has been highlighted that beyond the (re)configuration process, a waste of precious time was detected. It has been established that it was due to the absence of a common tool for pedagogical resource management. This observation fed the design of a software tool managing an editorial chain aiming at simplifying creation, edition, assembling, organization, and the reutilization of different resources that can be exploited in an ELab session. This tool is also intended to improve the autonomy of the instructor during the preparation of an ELab session, by reducing the required time to configure this session. This implies to automate the reconfiguration process of an APS supporting the ELab and the publishing of the pedagogical learning scenarios on a Learning Management System (LMS). In order to validate this design, a prototype has been developed and tested on real Elab cases. Subsequently, this tool could be rendered more generic so that it can serve Elabs in different disciplines.

La question de la transition numérique est primordiale en conception architecturale. L’objectif de notre recherche est de proposer des pratiques collaboratives afin de faciliter cette transition numérique. Nous nous concentrons sur des pratiques dites « agiles » permettant d’améliorer la communication et la coordination entre architectes, ingénieurs ou encore le maître d’ouvrage. Ces pratiques doivent permettre à ces acteurs d’échanger leurs intentions architecturales et de les évaluer tout en s’assurant que leurs propositions sont satisfaisantes vis-à-vis des besoins du client. Ces pratiques consistent à remplir collaborativement un cahier d’intentions, nécessitant alors confrontations d’opinions, à jouer à un jeu de cartes obligeant tous les concepteurs à prendre la parole, à réaliser des réunions courtes et quotidiennes afin d’expliquer son avancement ou encore à être un coach dont l’objectif est de faciliter la vie de ses collaborateurs. / The question of digital transition is a key issue in architectural design. The objective of our research is to propose collaborative practices to facilitate this digital transition. We focus on so-called "agile" practices to improve communication and coordination between architects, engineers or project owner. These practices must allow these actors to exchange their architectural intentions and evaluate them while ensuring that their proposals are satisfactory concerning the client's needs. These practices consist in collaboratively filling out a book of intentions, requiring confrontations of opinions, playing a card game obliging all designers to speak out, holding short, daily meetings to explain their progress or being a coach, whose objective is to make life easier for their employees.

La complexité des systèmes urbains est un défi constant pour les acteurs qui y sont confrontés. L'appréciation de ce phénomène est largement conditionnée par la posture (usager, technicien, pouvoir public, chercheur) et le bagage culturel, disciplinaire et professionnel, comme en rend compte une littérature pluridisciplinaire prolifique. Sur le plan de la recherche, multiplier les regards sur les systèmes complexes contribue à déceler des pistes de développements originales. Cette thèse est le fruit d'une rencontre entre le génie industriel, les sciences politiques et l'urbanisme autour d'une logique de transfert technologique. En effet, les technologies de la conception, notamment collaborative, et de l'innovation centrée-utilisateur sont parmi les réponses du génie industriel aux problématiques générées par la complexité et auxquelles doit faire face le monde industriel. Notre analyse nous amène alors à considérer le potentiel que représente l'adaptation de la conception collaborative distribuée (CCD). En conséquence, nous formulons des outils, des méthodes et un environnement nécessaires au développement d'une CCD dédiée aux projets urbains afin de favoriser leur acceptabilité globale et durable. Ces travaux posent alors la question de la place accordée à l'usager final dans le processus de conception des projets urbains. Dans ce cadre, les sciences politiques nous aident à comprendre les rapports entre citoyens et experts. Ce faisant nous pouvons poser les bases d'une approche collaborative dès la phase de conceptualisation car celle-ci influence l'ensemble du développement des projets. Plus globalement, le collaboratif participe à l'émergence de villes durables.

Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’Innovation Sociale pour le développement durable et porte sur l’anticipation d’un système sociotechnique citoyen innovant favorable à une gestion écologique et partagée des ressources. Ce type d’innovation implique les idéologies individuelles et collectives (les idées et les valeurs propres à un individu ou à un groupe et qui orientent les actions / discours de cet individu / ce groupe). La recherche s’intéresse spécifiquement à la mobilisation de la dimension idéologique en conception collaborative de ce type d’innovation. La thèse défendue est la suivante : à travers la discussion et le débat sur les solutions de conception, sont co-construites des connaissances « sociotechniques » relatives à l’objet même à concevoir, ainsi que des connaissances « idéologiques » relatives aux valeurs que doit véhiculer cet objet. L’acceptabilité collective du futur système repose sur l’articulation de ces deux dimensions épistémiques, et cette articulation est soutenue par des interactions argumentatives constructives. Nous avons adopté la démarche méthodologique de l’ergonomie prospective et proposons un cycle de conception en trois étapes : 1) L’analyse d’un système sociotechnique de référence, 2) La création de systèmes sociotechniques probables, 3) La simulation d’un système sociotechnique imaginé. Les trois étapes sont des situations de conception collaborative. Elles ont été menées avec des usagers de la société civile. Les résultats constituent un socle pour le développement de méthodes et d’outils réflexifs visant à soutenir la conception collaborative de systèmes sociotechniques qui impliquent fortement la dimension idéologique. / This thesis concerns the context of Social Innovation for sustainable development. The thesis relates to the anticipation of an innovative and citizen sociotechnical system that encourages ecological and shared uses of resources. This type of innovation involves individual and collective ideologies. The notion of ideology is understood here as a system of ideas and values, specific to an individual or a group, and which guide action and/or appear in discourse. Our research focuses on the mobilization of the ideological dimension during the collaborative design of this type of innovation. The defended thesis is: through discourse and debate about design solutions, "sociotechnical" knowledge is co-elaborated (related to the object that is designed) as well as "ideological" knowledge (in relation to the values that have to be conveyed by the object). The common acceptability of the future system is based on the articulation of these two epistemic dimensions; and this articulation is supported by constructive argumentative interactions. We have adopted the methodological approach of the prospective ergonomics and we propose a three-step design cycle: 1) The analysis of an inspiring socio-technical system, 2) The construction of hypothetical socio-technical systems, 3) The simulation of a hypothetical sociotechnical system. All of the three steps are collaborative design situations. They were implemented with citizens. The results of our research are useful for the development of reflexive methods and tools that support the collaborative design of sociotechnical systems that strongly imply an ideological dimension.

Ces travaux portent sur la conception multidisciplinaire de systèmes intégrés. Ces systèmes sont soumis à un nombre d’exigences toujours croissant, entraînant des besoins en termes d’intégration fonctionnelle et spatiale. Ces différents types d’intégration relative au produit sont également la source d’une complexité organisationnelle, provenant à la fois de la multitude d’acteurs réalisant différentes activités d’ingénierie, mais également de la diversité des domaines impliqués, désignée dans ce manuscrit par « intégration multidisciplinaire ». Pour favoriser cette intégration multidisciplinaire, les phases de « conception préliminaire » et de « conception détaillée » ont été identifiées comme déterminantes, notamment car elles se caractérisent par la collaboration de nombreux experts, manipulant un grand nombre de données techniques de définition. Les systèmes conçus lors de conceptions multidisciplinaires restent faiblement intégrés. Cela est en partie dû au cloisonnement entre les disciplines et à un mode d’organisation projet basé sur une planification prédominante, caractérisé notamment par une diffusion de l’information principalement descendante (top-down). Afin d’assurer une meilleure collaboration entre ces différentes disciplines, de permettre des prises de décision éclairées par des indicateurs opérationnels et de pouvoir analyser et mieux comprendre les phénomènes d’intégration des expertises, l’introduction d’une méthode inspirée des principes fondateurs des méthodes agiles est proposée pour la conception collaborative de systèmes intégrés.La contribution de ces travaux s’appuie sur trois concepts complémentaires. Le premier, intitulé Collaborative Actions Framework correspond à un cadre de collaboration opérationnelle autour d’actions. Un des objectifs de ce framework est de faciliter la collaboration des acteurs des projets de conception, quelle que soit leur origine disciplinaire, mais également d’assurer une traçabilité entre les prises de décision et les corrections/modifications apportées sur les données techniques. Cette traçabilité est rendue possible grâce aux liens existants avec le second concept intitulé Workspace. Apportant un nouvel éclairage sur les possibilités offertes par la collaboration autour de ces espaces de collaboration, ce concept offre un certain nombre de possibilités,notamment la mise en commun continue des travaux, l’intégration multidisciplinaire et la validation des modifications. Les échanges de données techniques entre les workspaces, ou le travail simultané sur les mêmes données techniques, s’appuient quant à eux sur la possibilité de pouvoir gérer de façon parallèle différentes versions d’une même donnée technique. Ces possibilités sont proposées par le troisième concept, intitulé branch & merge, qui permet également à différents acteurs de travailler simultanément sur les mêmes données. Enfin, ces trois concepts sont ensuite illustrés par l’intermédiaire d’un démonstrateur composé d’un scénario et d’un prototype informatique. Un produit mécatronique, combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l'électronique et de l'informatique temps réel, est utilisé afin d’illustrer les possibilités offertes par nos travaux en termes d'intégration multidisciplinaire lors de la conception collaborative. / This work focuses on the multidisciplinary and collaborative design of integrated systems. These systems are subject to an ever increasing number of requirements, leading to the need for more comprehensive functional and spatial integration. These different types of product integration are also at the origin of organizational complexity. This complexity arises not only from the great number of actors performing various engineering activities but also from the diversity of disciplines involved (designated in this manuscript as “multidisciplinary integration”). To encourage this multidisciplinary integration, “preliminary design” and “detailed design” have been identified as the most significant steps, especially since they are characterized by the collaboration of multiple experts handling a large number of product definition’ technical data. Systems that have been designed thanks to multidisciplinary approaches are generally poorly integrated. This is partially due to the compartmentalization of disciplines, as well as to the “project-planned” method, where project planning is predominant and information is mainly spread out “top-down”. To ensure better cooperation between the various disciplines, to enable decision making based on operational indicators and to analyze and understand the multidisciplinary integration processes, a method inspired by the founding principles of agile methods (the agile manifesto) is proposed for the collaborative design of integrated systems. This work is based on three complementary concepts. The first is, the Collaborative Actions Framework, an operational framework for collaboration around actions. One objective of this framework is to improve the collaboration among designers, whatever their disciplinary origin. It also ensures traceability between decision making and corrections/changes made to technical data. This traceability is made possible by the useof the second concept, called Workspace. Even if this term is already well known, we propose a new definition/usage to transform it into collaboration spaces. This concept offers great possibilities, including the continuous delivering/sharing of experts’ contributions, multidisciplinary integration and change validation. The exchange of technical data between workspaces, or simultaneous work on the same data, relies on the ability to manage several parallel versions of the same item into a single datamanagement system. These opportunities are offered by the third concept, called Branch & Merge. Finally, these three concepts are illustrated through a scenario and a computer prototype. A mechatronic product, “the synergistic combination of mechanical and electrical engineering, computer science, and information technology” (Harashima et al., 1996), is used to illustrate the opportunities offered by our work in terms of multidisciplinary integration during collaborative design.