Ce travail consiste en l’intégration d’une phase de gestion des risques à des projets de conception, plus particulièrement innovante, où le taux d’échec reste très important. Nous proposons de fournir aux dirigeants d’entreprise, chefs de projets et autres responsables un modèle d’aide à la prise de décision en conception innovante. La méthodologie retenue se compose de trois phases principales : l’étude au niveau stratégique (qui doit permettre de définir l’état de « forme » de l’entreprise, l’étude au niveau projet (relative au projet lui-même, une fois le scénario de conception innovante adopté), et l’étude au niveau produit, relative à la phase de conception à proprement dite. Dans chaque phase, une analyse préliminaire des risques est effectuée afin de valider ou non les choix effectués, qui permet de guider les décideurs dans leurs prises de décision. Notre proposition de modèle permet d’établir un lien entre la stratégie d’entreprise et les différents projets d’innovation mis en œuvre pour une meilleure sélection des différents projets et une meilleure définition de ces derniers ; d’identifier et d’analyser les facteurs tangibles et intangibles à disposition de l’entreprise afin d’avoir une vision claire et précise des environnements interne et externe de l’entreprise, et ainsi obtenir une meilleure gestion des projets d’innovation ; enfin d’identifier les risques potentiels et analyser les impacts de ces risques sur le projet d’innovation. / This work deals with the integration of a risk management procedure in design projects, which have a very significant failure rate. We propose to provide to enterprise and project managers a model for assistance to the decision-making in innovative design. The methodology is composed of three principal phases: the study at the strategic level (which must make it possible to identify strengths and weaknesses of the company), the study on the project level (relating to the project, once the scenario of innovating design adopted), and the study at the product level, relating to the phase of design itself. In each phase, a preliminary analysis of the risks is made in order to validate or not the choices carried out, which makes it possible to guide the decision makers in their decision-makings.

Cette thèse s'intéresse à l'utilisation des représentations intermédiaires, durant les phases d'évaluation de produits. Les décisions prises durant ces phases importantes, orientent les choix de conception. Cependant, ces évaluations interviennent souvent tardivement, après la validation des concepts, ce qui peut entraîner des modifications coûteuses et un allongement du temps de mise sur le marché. Il est donc souhaitable de pouvoir évaluer, dès les phases amont de conception, les caractéristiques et les fonctionnalités du futur produit.

Le sujet traité concerne le processus d'innovation, si important aujourd'hui pour la compétitivité des entreprises. Après une relecture des travaux de la littérature sur la conception pour innover, les travaux de thèse se centrent précisément sur les prises méthodologiques du processus de conception en innovation. D'abord, après une précision sur la définition du livrable de ce processus, nommée innovation potentielle, sont identifiés deux indicateurs de résultat relatifs au potentiel de nouvelle proposition de valeur et à la faisabilité technologique ainsi que l'intérêt majeur de considérer un raisonnement de conception exploratoire. Pour pouvoir initier ce dernier, par l'énoncé d'une nouvelle intention, le modèle "multi-entrées" PST propose au travers des trois dimensions, Potentiel (P) - Système (S) - Techno (T), de nombreux angles d'attaque possibles. Ensuite, la thèse s'attache à préciser plus particulièrement le raisonnement de conception exploratoire en le présentant comme un jeu de questions "logique" au travers là aussi des trois dimensions P, S et T (modèle "multi-questions" PST). Le rôle majeur de l'activité de modélisation dans ce type de raisonnement (PST) et plus globalement en innovation est alors mis en exergue. Enfin, il est montré comment exploiter et affiner les résultats d'un raisonnement PST pour obtenir un livrable de conception satisfaisant au mieux les indicateurs de résultat identifiés, d'abord en utilisant des outils de comparaison permettant de préciser la définition de l'objet à concevoir tant en termes d'objectifs à satisfaire que de caractéristiques de solution, et ensuite en présentant différentes voies amenant à améliorer la nouvelle proposition de valeur du produit, afin que l'innovation potentielle devienne réelle. Les travaux se concluent sur leur apport (prises méthodologiques) dans la pratique de la conception pour innover et sur des perspectives portant sur l'intérêt d'un outil logiciel et sur la forme de l'organisation supportant le processus proposé.

Les responsables de la conception des produits que nous utilisons tous les jours ont un grand pouvoir car ils sont responsables de la conception d’une très partie du monde qui nous entoure. Tous les produits et services d’aujourd’hui n’étaient autrefois qu’une partie de la nature et l’impact des activités humaines sur cette nature devient de plus en plus préoccupant. Des efforts sont faits à tous les niveaux, des utilisateurs aux multinationales, pour réduire l’impact des hommes mais ce n’est pas une tache simple. Dans une première partie, cette thèse présente le processus de la conception de produits et différents moyens qui peuvent être utilisés pour conduire ce processus vers des solutions plus respectueuses de l'environnement. La conception de produits est une activité complexe qui peut être modélisée comme un processus composé de trois phases – conceptual, embodiement et detailed. Les décisions prises au cours des premières étapes de ce processus conduisent à la majorité des coûts finaux, monétaire, environnementaux, etc., d'un projet. Après ces étapes, toutes modifications apportées au projet augmentent les coûts mais peuvent aussi ne pas être réalisables. Les responsables de la conception de produits ont accès à certains outils afin de produire des objets plus respectueux de l'environnement, dont les directives Design for Environment, qui ne fournissent pas de données quantifiables, et des méthodes basées sur l’ACV, extrêmement gourmandes en ressources et ne donnent pas de résultats fiables avant la modélisation finale. Afin de pallier aux différents points faibles de ces méthodes, cette thèse propose l’approche DA-Ex basée sur l'exergie et l'analyse dimensionnelle. Le but de cette approche est d'utiliser des données faciles d’accès qui peuvent être stockées dans une base de données de faible taille, être applicable lors des premières phases du processus de conception lorsque l'artefact étudié n'est pas encore défini en sa totalité, fournir des résultats de qualité comparable à ceux obtenus avec des méthodes et outils existants, et offrir la possibilité d'élargir les domaines étudiés en dehors de l’évaluation environnementale. L'approche DA-Ex considère trois aspects - l'efficacité de la transformation de l’exergie, l'efficacité d'utilisation des ressources, et les émissions environnementales. La possibilité d’extension de l’approche est illustrée avec l’analyse des coûts. Plusieurs études de cas ont été réalisées pour tester l'approche DA-Ex. Les résultats obtenus avec cette approche ont été comparés à ceux fournis par des méthodes et indicateurs existants. / Engineering designers wield a tremendous power as they are responsible for the design of a large part of the world that surrounds us. All artificial products and services were once a pristine bit of nature and the impact that mankind has on this planet is a growing concern at all levels, from single customers to world-wide companies and governments. The task of producing something that does not contribute to this impact is daunting. The first part of this thesis elaborates on engineering design and the ways of influencing product design towards more environmentally conscious solutions. Engineering design is a complex activity that can be modelled as a process made up of three basic phases - conceptual, embodiment, and detailed design. The decisions made during the early stages of this process are responsible for the majority of the final costs, monetary, environmental or otherwise, of a project. Any changes made to the design after these stages not only unnecessarily bring up the costs, but there are also fewer opportunities to make them. The question remains of how designers can be supported during the design process to produce more environmentally conscious artefacts. Design for Environment guidelines are a good start but they do not provide quantifiable data, full LCA methods are extremely resource consuming and do not provide robust results before the design is finalised, etc. In order to alleviate the shortfalls of these methods, the thesis proposes the DA-Ex approach based on exergy and dimensional analysis. The aim of the approach is to use readily available data that can be stored in a lightweight database, be applicable during the early phases of the design process when the studied artefact is not yet fully defined, provide results of comparable quality to those obtained with existing methods and tools, and offer ways of expanding the studies to fields related to sustainability beyond environmental assessment. The DA-Ex approach first considers exergy transformation efficiency, resource use efficiency, and environmental emission metrics. An expansion is also proposed to cost analysis. Several case studies were performed to test the DA-Ex approach. The results obtained with the approach were compared to those provided by existing methods and indicators, although they could not be compared number to number due to the fact that all methods and indicators function with different characterisations and base hypotheses. The next step for the DA-Ex approach is to include a systemic view, as to not only cover the designed artefact in a study but also its environment and what impact it has on it.

L’open-source a révolutionné le secteur informatique par une nouvelle approche publique, décentralisée, et asynchrone de la conception qui encouragela collaboration entre pairs. De nouveaux acteurs et pratiques ont bouleverséle processus de conception, mais aussi donné lieu à des succès industriels.Cette approche se répand aujourd’hui à la conception de produits tangibles,à cause de la numérisation et la démocratisation de ce processus — c’est laconception ouverte.Nombre de pratiques hétérogènes sont cependant regroupées sous ceterme. Les liens avec les pratiques existantes ne sont pas non plus clairementidentifiés. Enfin, peu d’informations à propos du processus de conception ontété formalisées dans la littérature scientifique. Cela freine le développementd’outils pertinents qui permettraient aux concepteurs d’exploiter pleinementles spécificités de la conception ouverte.Ainsi, nous nous sommes intéressés à la modélisation du processus deconception ouverte, dans le cadre du développement de produits tangibles.Nous avons d’abord élaboré une typologie des pratiques via une revue systématique de la littérature. Ensuite, via une approche par théorisation ancrée,nous avons construit des modèles mettant en lumière les différentes facettesdu processus de conception : phases, acteurs, représentations intermédiaires.À travers notre état de l’art, nous avons défini et cartographié la conception ouverte et les notions connexes. Par l’étude de 624 entrées de la base dedonnées Scopus, nous avons identifié trois types de pratiques : do-it-yourself,meta-design, and industrial ecosystem. Elles sont liées au statut (amateur ouprofessionnel) des concepteurs et destinataires du processus. Nous avonsaussi construit deux modèles du ‘do-it-yourself open-design’ à partir d’interviews semi-directifs de 11 participants à des projets de conception ouverte.Cette approche apparaît influencée à la fois par le logiciel libre et la conception amateur. La qualité de nos modèles et de notre modélisation a été validéepar l’outil statistique.Cette étude ambitionne d’être une référence pour de futures recherchessur la conception ouverte, en proposant un panorama détaillé des pratiquesliées à ce phénomène. Nos modèles descriptifs doivent servir de point dedépart pour développer des outils pertinents à l’intention des praticiens.Notre méthode de modélisation peut également être répliquée dans d’autrescontextes pour formaliser des processus encore non cartographiés. / Open-source revolutionized the software industry through a public, decentralized, and asynchronous development paradigm that fosters collaboration among peers. New practices and stakeholders disrupted the designingprocess, yet led to industrial successes. Due to the digitalization and democratization of the designing process, this approach now spreads to thedevelopment of tangible artifacts. This is open-design.However, open-design currently appears as an umbrella term that encompasses from amateur do-it-yourself projects to sector-scale industrialcollaborations. It is not clear either, how these practices relate to existing designing approaches. Finally, little knowledge about the open-design processis formalized. This impedes the development of adequate tools for helpingpractitioners to make the most of it.Therefore, we investigated how to model the open-design process in thedevelopment of tangible products. First, we developed a typology of open-design practices based on a systematic search and review of the scientificliterature. Then, we selected one of the types identified and modeled thedifferent facets of the designing process (activities carried out, stakeholdersinvolved, and boundary objects used) in this context, using a groundedtheory-based approach.Through our literature review, we mapped open-design in relation to existing designing approaches, and to coined a new definition thereof. Based on624 papers indexed in the Scopus database, we identified three types of practices — do-it-yourself, meta-design, and industrial ecosystem — which arerelated to the status (professional or amateurs) of the processes’ stakeholders and addressees. We also constructed two models of the ‘do-it-yourselfopen-design’ process using semi-directive interviews of 11 project leaderswho took part in the PoC21 innovation camp. They depict open-design as adesigning process influenced by both open-source software developmentand amateur design. We tested the quality of our models and our modelingmethod via statistical analysis.This study aims to be a cornerstone for future research on open-designby providing an overview of practices linked to this phenomenon. Ourdescriptive models should serve researchers for providing practitioners ofopen-design projects with relevant tools and methods. Our modeling methodcould also be applied in other contexts to formalize uninvestigated designingpractices.

La conception de mélanges optimaux est un défi important dans de nombreux secteurs industriels, notamment pour les produits formulés comme les cosmétiques. En raison du grand nombre de combinaisons différentes d'ingrédients et de leurs niveaux d'utilisation, une question cruciale est de savoir comment définir un espace de recherche réduit en utilisant les connaissances disponibles. Pour cela, outre la prise en compte de certaines propriétés physico-chimiques essentielles du produit final, il est d'une importance capitale de tenir compte de la performance du produit telle que perçue par le consommateur final. Ici on a proposé une méthodologie pour trouver un ensemble de formulations plausibles de produits cosmétiques émulsifiés, basée sur une analyse intégrale floue des préférences du consommateur, intégrée à un outil d'optimisation d'entiers mixtes qui intègre des règles heuristiques disponibles et des modèles de propriétés. Deux études de cas d'émulsions cosmétiques ont été présentées pour illustrer la méthodologie. Dans un premier exemple utilisant des après-shampooings, les propriétés rhéologiques, texturales et microstructurales de neuf formulations alternatives, fabriquées en laboratoire, ont été mesurées pour valider la modélisation des produits émulsifiés. Ensuite, deux produits commerciaux de crèmes hydratantes ont été testés pour identifier les attributs les plus pertinents pour les consommateurs, en utilisant des mesures floues. Sur la base de cette évaluation, dix solutions, générées par ordinateur avec des coûts minimaux d'ingrédients ont également été fabriquées et évaluées, ce qui montre que la méthodologie proposée pourrait être bien adaptée pour accélérer les processus de reformulation ou d'étalonnage. En utilisant cette approche, les concepteurs de produits pourraient également estimer la pertinence et les interactions des attributs du consommateur et guider la conception d'autres produits formulés / The design of optimal mixtures is a major challenge in many industrial sectors, especially for formulated products such as cosmetics. Due to the large number of different combinations of ingredients and their quantities, a critical issue is how to define a narrow search space using available knowledge. For this purpose, besides considering some key physicochemical properties of the final product, it is of paramount importance to take into account the performance of the product as perceived by the final consumer. Here, we have proposed a methodology to find a set of plausible formulations for emulsified cosmetic products, based on a fuzzy integral analysis of the consumer preferences and integrated into a mixed-integer optimization tool that incorporates available heuristic rules and property models. Two case studies of cosmetic emulsions were given to illustrate the methodology. In a first example using hair conditioners, the rheological, textural, and microstructural properties of nine alternative formulations manufactured at a lab scale were measured to validate the modelling of emulsified products. Then, two commercial samples of skin moisturizers were tested to identify the most relevant consumer attributes using fuzzy measures. Based on this assessment, ten computer-generated solutions with minimum ingredient costs were also manufactured and evaluated, showing that the proposed methodology could be well adapted to accelerate reformulation or benchmarking processes. Using this approach, product designers could also estimate the relevance and interactions of subjective consumer attributes and guide the design of other formulated products

La loi du 11 février 2005 a permis de changer le regard que nous portons sur le handicap. Parallèlement à l'évolution des modèles et définitions, les associations de personnes en situation de handicap (PSH) continuent à se battre pour une société plus accessible. C'est dans ce contexte que nos travaux de recherche revendiquent l'intérêt d'une conception de l'innovation qui prend en compte les besoins de ces utilisateurs considérés comme une population de niche de la part des industriels. En effet, si l'on considère que les PSH représentent environ 50 millions d'européens, ce marché est-il encore considéré comme un marché de niche ? L'analyse du marché des technologies pour l'autonomie montre qu'il existe un réel champ d'action pour une démarche d'innovation centrée sur les besoins des PSH afin de pallier les manques existants. Pouvoir définir les caractéristiques et besoins de ces utilisateurs cibles, nécessite alors de comprendre et de caractériser ce qui crée une situation de handicap. Enfin, certains besoins spécifiques des PSH ont déjà donné lieu à des inventions et des progrès technologiques dont la majorité de la population dispose aujourd'hui (e.g. la télécommande, les robinets mitigeurs, la reconnaissance vocale, etc.). Nous essaierons donc de démontrer au travers d'expérimentations menées en partenariat avec l'Association Française contre les Myopathies que la connaissance des besoins de ces utilisateurs cibles peut donc être considérée comme une source potentielle d'innovation pour tous.

Dans le domaine de la conception de produits nouveaux (NPD), le facteur humain est considéré comme une source de créativité. Visant à la conjonction de la nouveauté et de l'utilité, le domaine NPD structure un processus méthodologique en développant des outils et méthodes intégrant des informations relatives à l'utilisateur dans les phases amont de la conception. En vue d'avoir des points de vue nouveaux qui permettront d'améliorer les méthodologies de NPD, notre recherche propose comme domaine d'application la conception architecturale (CA). Dans le domaine de CA, la prise en compte de l'utilisateur futur est considérée comme une tache essentielle tout comme le domaine de NPD. Lors de l'intégration des informations relatives à l'utilisateur futur dans les phases amont du processus de conception architecturale, nous avons constaté certains problèmes sur l'intervention du consultant en ergonomie dans les phases amont et sur les difficultés de communication entre les futurs utilisateurs et l'architecte. La conception architecturale se doit d'intégrer des méthodes et outils qui peuvent favoriser l'activité créative pluridisciplinaire en amont du processus. Nous proposons un modèle théorique du processus amont de CA basé sur l'introduction des méthodologies de NPD qui sont en cours de développement. Il vise à favoriser la création architecturale tout en intégrant les divers avis concernant la qualité architecturale vis-à-vis de l'utilisation. Dans le cadre d'un projet architectural, appliqué à l'habitat d'urgence, nous avons expérimenté ce modèle théorique et ensuite effectué la critique constructive avec des architectes professionnels. Le résultat de cette recherche est un modèle du processus amont de conception architecturale qui permet d'intégrer des informations relatives à l'utilisateur de manière collaborative lors de la génération et le développement des concepts. Au cours de la construction de ce modèle, nous avons pu apporter de nouvelles connaissances en innovation des méthodologies de NPD, tout en offrant une vision nouvelle de la conception architecturale.

Les responsables de la conception des produits que nous utilisons tous les jours ont un grand pouvoir car ils sont responsables de la conception d'une très partie du monde qui nous entoure. Tous les produits et services d'aujourd'hui n'étaient autrefois qu'une partie de la nature et l'impact des activités humaines sur cette nature devient de plus en plus préoccupant. Des efforts sont faits à tous les niveaux, des utilisateurs aux multinationales, pour réduire l'impact des hommes mais ce n'est pas une tache simple. Dans une première partie, cette thèse présente le processus de la conception de produits et différents moyens qui peuvent être utilisés pour conduire ce processus vers des solutions plus respectueuses de l'environnement. La conception de produits est une activité complexe qui peut être modélisée comme un processus composé de trois phases - conceptual, embodiement et detailed. Les décisions prises au cours des premières étapes de ce processus conduisent à la majorité des coûts finaux, monétaire, environnementaux, etc., d'un projet. Après ces étapes, toutes modifications apportées au projet augmentent les coûts mais peuvent aussi ne pas être réalisables. Les responsables de la conception de produits ont accès à certains outils afin de produire des objets plus respectueux de l'environnement, dont les directives Design for Environment, qui ne fournissent pas de données quantifiables, et des méthodes basées sur l'ACV, extrêmement gourmandes en ressources et ne donnent pas de résultats fiables avant la modélisation finale. Afin de pallier aux différents points faibles de ces méthodes, cette thèse propose l'approche DA-Ex basée sur l'exergie et l'analyse dimensionnelle. Le but de cette approche est d'utiliser des données faciles d'accès qui peuvent être stockées dans une base de données de faible taille, être applicable lors des premières phases du processus de conception lorsque l'artefact étudié n'est pas encore défini en sa totalité, fournir des résultats de qualité comparable à ceux obtenus avec des méthodes et outils existants, et offrir la possibilité d'élargir les domaines étudiés en dehors de l'évaluation environnementale. L'approche DA-Ex considère trois aspects - l'efficacité de la transformation de l'exergie, l'efficacité d'utilisation des ressources, et les émissions environnementales. La possibilité d'extension de l'approche est illustrée avec l'analyse des coûts. Plusieurs études de cas ont été réalisées pour tester l'approche DA-Ex. Les résultats obtenus avec cette approche ont été comparés à ceux fournis par des méthodes et indicateurs existants.

Le contexte socio-économique à forte concurrence, perpétuellement en évolution, est le plus souvent responsable des transformations technologiques et organisationnelles qui s'opèrent dans les structures de production. Ces transformations passent non seulement par le réaménagement des méthodes de conception, mais aussi, et surtout, par l'étroite collaboration des différents métiers (ingénieurs, designers, ergonomes, etc.) travaillant sur un même projet. Dès lors, les outils de Travail Coopératif Assisté par Ordinateur (TCAO), aussi appelés collecticiels, prennent une place importante au sein des nouvelles organisations car ils permettent de structurer les activités collectives à travers l'échange et le partage de documents, la coordination des actions coopératives, la gestion des communications synchrones et asynchrones ou encore l'instrumentation des prises de décisions collaboratives. Néanmoins, la réelle influence de ces outils sur les activités collectives des équipes de projet pluridisciplinaires en conception de produits est encore mal connue. La problématique de cette thèse s'inscrit au cœur des recherches menées en psychologie ergonomique sur le travail collectif assisté par ordinateur. Il s'agit d'identifier les effets de la médiation sur les équipes de travail, pour en déterminer les avantages, les contraintes et les complémentarités par rapport aux situations de travail collectif plus traditionnelles, c'est-à-dire généralement organisées sous la forme de réunions de projet en présence. Du point de vue méthodologique, l'utilisation libre d'un collecticiel, baptisé Atelier Coopératif de Suivi de Projet (ACSP), est observée au contact de plusieurs situations de travail. Ce collecticiel est mis en œuvre pour recueillir des données issues du terrain, en accord avec une démarche naturaliste (observation avec instruments et analyses des traces) largement reconnue en psychologie ergonomique. Trois situations de travail collectif ont été retenues et font l'objet d'études complémentaires. La première situation porte sur la gestion de projets conduits par une organisation. L'appropriation du collecticiel par les utilisateurs y est analysée, en tenant compte des facteurs de résistance au changement et des modifications opératoires qui sont induites par le système collaboratif. La deuxième situation est centrée sur la coopération inter-métiers au cours d'un grand projet industriel de conception de produits. Dans une approche sociocognitive, l'analyse porte sur l'implication des acteurs-métiers selon le contexte de coopération (en présence ou assisté par ordinateur) et selon les phases du processus de conception. A partir d'un protocole expérimental, la troisième situation compare les activités collectives d'une équipe projet coopérant à distance par rapport à une autre équipe projet coopérant en présence. Les résultats de ces études montrent notamment que le collecticiel est largement utilisé pour la capitalisation de données et l'élaboration d'une mémoire organisationnelle. De plus, l'outil collaboratif favorise une démarche d'ingénierie concourante en structurant les activités de coordination. On observe toutefois certaines inégalités face à l'appropriation de la technologie par les acteurs de la conception.