La coopération est aujourd'hui un aspect important dans les équipes de conception. L'ingénierie concourante a conduit les organisations industrielles à évoluer d'une approche séquentielle vers une approche intégrée des processus de conception. Ainsi les processus de conception se déroulent de plus en plus à distance, et les concepteurs sont repartis dans des lieux différents. Pour étudier cette problématique, cette thèse analyse l'activité de conception collaborative à distance à travers des analyse de protocoles. En particulier elle s'attache à la caractérisation des activités de conception et à la modélisation du phénomène d'intercompréhension à travers des objets intermédiaires. A partir des résultats deux propositions sont faites : d'une part, un modèle d'activité qui prend en compte les aspects collectifs et cognitifs de la conception et d'autre part, un cadre pour l'analyse et le développement des outils pour l'assistance à l'activité collective de conception.

La conception de produits industriels complexes exige la collaboration de plusieurs acteurs de différents domaines et est distribuée géographiquement tout au long du processus de conception. Afin d'améliorer les résultats au regard du triptyque qualité, coût, délais et de la mondialisation des marchés, des concepteurs, distribués dans l'espace et dans le temps ont besoin d'un environnement de travail pour collaborer, afin de : créer une compréhension partagée entre les différents acteurs d'une équipe, les concepteurs doivent négocier et argumenter les solutions. partager des informations sur le produit entre différents métiers dans les étapes du processus de conception. synchroniser les différentes versions de modèles du produit entre les concepteurs. Le travail collaboratif s'organisant comme une alternance de travaux synchrones et asynchrones, nous souhaitons améliorer la continuité des flux d'informations entre ces différents modes de collaboration. Ceci passe par une amélioration des outils de communication technique en mode synchrone, et par la possibilité pour les concepteurs de synchroniser les versions de modèles modifiées en mode asynchrone. Ce deuxième point est obtenu par une identification de conflits entre version, et une facilitation du dialogue argumentatif synchrone afin de converger dans la négociation des choix de résolution de ces conflits. La démarche générale de la thèse se base sur la Design Research Methodology, basée sur une observation de situation industrielle et une analyse de scénarios d'usage, la proposition et le développement de nouveaux outils, et finalement une évaluation de l'utilisabilité

La conception de produits industriels complexes exige la collaboration de plusieurs acteurs de différents domaines et est distribuée géographiquement tout au long du processus de conception. Afin d'améliorer les résultats au regard du triptyque qualité, coût, délais et de la mondialisation des marchés, des concepteurs, distribués dans l'espace et dans le temps ont besoin d'un environnement de travail pour collaborer, afin de : créer une compréhension partagée entre les différents acteurs d'une équipe, les concepteurs doivent négocier et argumenter les solutions. partager des informations sur le produit entre différents métiers dans les étapes du processus de conception. synchroniser les différentes versions de modèles du produit entre les concepteurs. Le travail collaboratif s'organisant comme une alternance de travaux synchrones et asynchrones, nous souhaitons améliorer la continuité des flux d'informations entre ces différents modes de collaboration. Ceci passe par une amélioration des outils de communication technique en mode synchrone, et par la possibilité pour les concepteurs de synchroniser les versions de modèles modifiées en mode asynchrone. Ce deuxième point est obtenu par une identification de conflits entre version, et une facilitation du dialogue argumentatif synchrone afin de converger dans la négociation des choix de résolution de ces conflits. La démarche générale de la thèse se base sur la Design Research Methodology, basée sur une observation de situation industrielle et une analyse de scénarios d'usage, la proposition et le développement de nouveaux outils, et finalement une évaluation de l'utilisabilité / The design of complex industrial products requires the collaboration of several actors of various domains and is geographically distributed throughout the process of design. To improve the results with regard to the triptych quality, cost, time and of the globalization of markets, designers, distributed in the space and in the time need a working environment to collaborate, to: To create an understanding shared between the various actors of a team, the designers have to negotiate and argue the solutions. Share information on the product between various trades in the stages of the process of design. Synchronize the various versions of models of the product between the designers. Collaborative design is organized as alternating synchronous and asynchronous work, we wish to improve continuity of information flow between these different modes of collaboration. This requires improved communication technology tools in synchronous mode, and the possibility for developers to synchronize models modified versions asynchronously. This second point is obtained by identifying conflicts between version, and facilitation of synchronous argumentative dialogue to converge in the negotiation of choice for resolving these conflicts.

Malgré le développement rapide d'outils et de méthodes appropriés, la pratique de l'éco-conception reste difficile en industrie. En particulier par le manque de dynamisme et de flexibilité des échanges d'informations entre les concepteurs multi-métier et l'expert environnement durant le processus de conception. Ainsi, ces recherches proposent une méthode leur permettant d'améliorer l'interopérabilité de leurs outils en utilisant la fédération fondée sur l'approche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). La méthode se décline en une étape de création de modèles associés aux outils des concepteurs et de l'expert environnement, et en une étape d'utilisation des modèles pour déployer le processus de conception suivant la tactique définie par les chefs de département. La proposition a été expérimentée sur deux cas d'études des entreprises Parkeon et Quiksilver. Les résultats des expérimentations montrent que la méthode est applicable au milieu industriel et confère trois propriétés : (1) la capacité de s'adapter aux différents contextes que nécessite la pratique de l'éco-conception (2) l'échange dynamique des données disponibles entre les concepteurs et l'expert environnement et (3) la capacité de l'expert environnement à répondre de manière adaptée aux concepteurs afin qu'ils réitèrent leurs choix en faveur de la composante environnementale. Enfin, la méthode contribue à construire une pro-activité des métiers durant le processus de conception. Cette dynamique facilite l'application de la tactique et de la stratégie environnementale.

Dans de grands projets tels qu'accélérateurs ou détecteurs de particules, les interfaces et les frontières se révèlent à la fois critiques et sous-estimées. Le manageur technique, acteur parmi les autres, se trouve placé à des nœuds de réseau où il doit mettre en œuvre des espaces d'échanges afin de susciter des conduites collaboratives. À partir d'études de cas issus du terrain du CERN, la thèse adopte trois principes issus de la littérature de la complexité, les principes dialogique,hologrammique et d'auto-éco-organisation. Elle propose une construction méthodologique matricielleoriginale menant à l'élaboration d'un modèle transactionnel de l'acteur d'interface.L'espace d'échanges collaboratif devient le lieu où se déploie la dynamique de transformation del'acteur d'interface en acteur-frontière. Les objets intermédiaires élaborés lors du processus deconception / intégration y sont simultanément transformés en objets frontières, qui sont mobiliséspour la réalisation du produit dans le cadre récursivement déterminé du projet. L'intérêt d'uneapproche globale et couplée de cette dynamique des espaces d'échanges conduit à proposer un"hypercompas" afin d'orienter "l'agir ↔ penser" du manageur technique.

Dans de grands projets tels qu’accélérateurs ou détecteurs de particules, les interfaces et les frontières se révèlent à la fois critiques et sous-estimées. Le manageur technique, acteur parmi les autres, se trouve placé à des nœuds de réseau où il doit mettre en œuvre des espaces d'échanges afin de susciter des conduites collaboratives. À partir d’études de cas issus du terrain du CERN, la thèse adopte trois principes issus de la littérature de la complexité, les principes dialogique,hologrammique et d’auto-éco-organisation. Elle propose une construction méthodologique matricielleoriginale menant à l'élaboration d'un modèle transactionnel de l’acteur d’interface.L’espace d’échanges collaboratif devient le lieu où se déploie la dynamique de transformation del’acteur d’interface en acteur-frontière. Les objets intermédiaires élaborés lors du processus deconception / intégration y sont simultanément transformés en objets frontières, qui sont mobiliséspour la réalisation du produit dans le cadre récursivement déterminé du projet. L’intérêt d’uneapproche globale et couplée de cette dynamique des espaces d'échanges conduit à proposer un«hypercompas» afin d'orienter «l’agir ↔ penser» du manageur technique. / An approach through the complexity of the collaborative process of design, integration and realization:a transactional model of the interface actor and dynamics of exchange spacesAbstractIn large projects such as particle accelerators or detectors, interfaces and boundaries revealthemselves to be both critical and underestimated. The technical manager, an actor among others,finds himself placed at network nodes where he must set up exchanges spaces in order to generatecollaborative behaviours. Starting with case studies from the field of CERN, the thesis follows threeprinciples based on the dialogical, the hologramic and the self-eco-organization principles, asexpanded in the writings on complexity. It puts forward an original methodological matrix constructionleading to a transactional model of the interface actor.The collaborative exchanges spaces builds itself as a place for the dynamic transformation of theinterface actor into a boundary actor. Intermediate objects, created during the design / integrationprocess, are simultaneously transformed into boundary objects. They are instrumental in therealization of the product: this takes place in the framework of the project which has been determinedthrough a recursive process. The interest generated by such a global and combined approach of thisdynamic process leads to the proposal of a “hypercompass”, with the aim of providing the means forthe technical manager to orient his “acting ↔thinking”.

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.

Les phases préliminaires du processus de conception sont celles qui influencent le plus le résultat. Elles sont caractérisées par l’incertitude : le processus ne peut être précisément défini à l’avance. L’approche Design Thinking est particulièrement adaptée pour gérer cette spécificité. L’introduction de supports numérique pendant ces phases de conception préliminaire a été identifiée comme une piste de recherche à fort potentiel. L’analyse de ces phases amont a permis de définir des postulats à partir desquels construire ces nouveaux supports numériques. Ces dispositifs sont constitués de deux surfaces tactiles, multi-utilisateurs ; une orientée horizontalement pour favoriser le foisonnement, l’autre orientée verticalement pour favoriser la focalisation. Par conséquence, ces plateformes ont été identifiées avec l’acronyme HOVER (HORizontale VERticale). La méthodologie de recherche comporte deux phases. Lors de la première phase, des expérimentations ont permis de comparer les dispositifs numériques avec les dispositifs actuels. Cette phase avait pour objectif de déterminer si les dispositifs numériques étaient acceptables dans la situation d’usage préconisée. Lors de la deuxième phase, les dispositifs numériques ont été testés dans des situations de travail réelles, afin de déterminer s’ils améliorent ces situations de travail. Ces expérimentations, ont été faites sur une spécifique plateforme HOVER, dénommés plateforme TATIN-PIC (Table Tactile Interactive –Plateforme Intelligente de Conception), construite à l’Université de Technologie de Compiègne. Les quatre expérimentations de la première phase ont révélées un niveau d’acceptabilité satisfaisant. En outre, cette phase permis d’identifier plusieurs pistes d’amélioration notamment au niveau des interactions homme-machines. La prise en compte des données collectées lors de cette phase a conduit à la conception d’une nouvelle version des dispositifs numériques. Cette nouvelle version, dénommée plateforme Digital Project Space (DPS), a été utilisée pour tester le dispositif dans des situations d’utilisation réelles. Les résultats de ces tests préliminaires montrent que les utilisateurs sont satisfaits des améliorations apportées par la plateforme DPS, et que ses performances, sont au pire, comparable aux meilleures prestations des supports papier actuellement disponibles. Des tests complémentaires sont néanmoins nécessaires pour avoir des résultats généralisables. Les perspectives sont de continuer la dissémination des dispositifs DPS dans la sphère productive afin d’obtenir des données quantitatives sur l’efficacité et l’efficience. L’objectif étant d’identifier des modèles prescriptifs de l’impact des dispositifs sur le processus de conception préliminaire. / The early preliminary phases of the design process are the most impactful on the final outcomes. However, they are ill defined, the path to follow is not clear. Design-thinking approaches are a good solution to tackle the incertitude of these phases. The introduction of computer tools during these phases has been identified as an interesting research path to explore. Through the analysis of these early preliminary design phases, a list of high-level assumptions has been made. These high-level assumptions delimited the perimeter of action for the design of a new kind of computer supported design platforms. These platforms are composed of two multi-touch, multi-users surfaces; one is horizontal to favor divergent thinking, while the other is vertical to favor convergent thinking. By this fact, I identified them with then name “HOVER” (HORizontal - VERtical) platforms. The preconized research methodology has two steps. The first step consists in the experimental comparison of the new tool with existing ones. The aim of this evaluation is to determine if HOVER platforms are applicable to the situation for which they have been designed. The second step consists in ethnographic observations of real case studies to establish if HOVER platforms have successfully improved the existing situation. This study has been conducted on a specific HOVER platform, the TATIN-PIC platform (French acronym for Table Tactile Interactive – Plateforme Intelligente de Conception) built at the Université de Technologie de Compiègne. The first step, composed of four quasi-experimental observations, showed a satisfying level of applicability. Besides, it provided multiple indications for the improvement of the HOVER platforms regarding Human Machine interactions. For example, it has confirmed the need for an interconnected vertical and horizontal surface, the need for a natural manipulation of intermediary objects, the need for a smooth circulation among design methods and, as well, the need for new design methods to be implemented. Thanks to these indications, a second version of a HOVER platform has been made. This improved platform, called Digital Project Space (DPS) platform, has been used for success evaluation in a real context. From these preliminary tests emerged that users are satisfied by the support of the DPS platform. Performances are in the worst-case scenario, as good as actual tools. Further and more accurate real case studies are needed to generalize these findings. This outlines the future perspectives, such as the definition of prescriptive models of the impact of such device on the early preliminary design phases. / Le fasi preliminari del processo di progettazione sono caratterizzate dall’incertezza, sia in termini di conoscenza che di azioni da compiere. Al contempo, pero, sono le fasi cruciali per il risultato globale del processo di progettazione. L’approccio Design Thinking è particolarmente adatto per le caratteristiche di queste fasi. L’introduzione di strumenti digitali durante il processo di progettazione preliminare è stata identificata come una pista di ricerca interessante da esplorare. L’analisi di queste fasi ha permesso di emettere una lista di postulati su cui progettare nuovi strumenti digitali. Questa classe di strumenti ha le sembianze di una piattaforma composta da due superfici tattili multi-utilizzatore; una è orizzontale per favorire il pensiero divergente, mentre l’altra è verticale per favorire il processo convergente. A causa di ciò, abbiamo deciso di identificare queste piattaforme con l’acronimo HOVER (HORizontal and VERtical). Il forte divario in termini di curva d’apprendimento tra i dispositivi esistenti (principalmente basati su carta) e le piattaforme HOVER, ha richiesto la definizione di una metodologia di ricerca adeguata. Questa metodologia ha inoltre il compito di garantire un rigore metodologico nell’approccio di ricerca. Due fasi di questa metodologia sono state eseguite. Nella prima fase, il nuovo dispositivo è comparato sperimentalmente con i dispositivi esistenti al fine di determinare se è applicabile alla situazione per cui è stato concepito. Nella seconda fase, il dispositivo è valutato in una situazione reale al fine di determinare se ha apportato, con successo, un miglioramento alla situazione esistente. Questi studi sono stati condotti su una specifica HOVER platform chiamata TATIN-PIC (acronimo francese per Table Tactile Interactive – Plateforme Intelligente de Conception), progettata e construita all’Université de Technologie de Compiègne. La prima fase, che ha visto quattro esperimenti, ha mostrato un livello di applicabilità soddisfacente, ha inoltre fornito molteplici piste di miglioramento in termini d’interazione uomo macchina. Grazie a questi feedback una seconda versione del dispositivo è stata creata. Tale versione, chiamata piattaforma Digital Project Space (DPS) è stata utilizzata per testare il successo del dispositivo in situazioni di reale utilizzo. Da questi test preliminari è emerso che gli utilizzatori sono rimasti soddisfatti dell’apporto fornito dal dispositivo, e che le performance sono nel caso peggiore equivalenti alla situazione attuale. Ulteriori e approfondite osservazioni di uso in situazioni reale sono necessarie per avere dei riscontri generalizzabili. Questo traccia gli scenari per il futuro; continuando la disseminazione nell’ambito industriale del dispositivo, sarà possibile ottenere dei riscontri quantitativi in termini diefficienza ed efficacia, grazie ai quali, estrapolare dei modelli prescrittivi dell’impatto del dispositivo sul processo di progettazione preliminare.