L’analyse des besoins est la première étape du processus de conception. C'estaussi une source importante d’innovation en entreprise, notamment lorsqu'elle est partagée ausein de l’équipe de conception pluridisciplinaire. La prospection et l’anticipation des besoinsfuturs des utilisateurs porte ainsi des enjeux stratégiques majeurs pour développer des produitsnouveaux adaptés aux utilisateurs finaux. L'objectif de cette thèse est de contribuer à optimiserl’anticipation des besoins dans le but de favoriser l’innovation. Nos hypothèses portent sur desfacteurs méthodologiques et technologiques qui permettent d'améliorer la collaboration del'équipe pluridisciplinaire et la performance d'anticipation des besoins. Ces hypothèses sontopérationnalisées comme trois déclinaisons de la méthode des Personas et sont testées dansle cadre de trois projets industriels. Nous montrons qu'en proposant une méthode combinantplusieurs modes de raisonnements adaptés aux profils métiers de l'équipe pluridisciplinaire,l'anticipation des besoins est améliorée en quantité et en qualité (utilité perçue par lesutilisateurs). Nous montrons également que les technologies support jouent un rôle importantdans l'efficacité des méthodes : une technologie collaborative et ludique comme une tableinteractive peut augmenter le nombre d'items stratégiques pour l'entreprise (c'est-à-dire utiles etfaisables) ; une technologie immersive et ludique comme un monde virtuel permet d'orienterl'anticipation des besoins selon les objectifs du projet (techno-centrés ou centrés-utilisateurs).Ces résultats ouvrent de nombreuses perspectives pour l'évolution méthodologique ettechnologique de la phase d'anticipation des besoins dans les projets d'innovation. / Requirements analysis is the first step of the design process. It is also animportant source of innovation in companies, particularly when it is shared and fulfilled by themultidisciplinary design team. The prospection and anticipation of future needs are therefore animportant challenge for the development of new products adapted to their user. The goal of thisthesis is to optimize the anticipation of future needs in order to foster innovation. Ourassumptions include methodological and technological factors to improve the collaboration ofthe multidisciplinary team and the performance of requirements anticipation. Theseassumptions are operationalized through three different ways of running the Persona methodand tested in the context of three industrial projects. We show that a method combining severalreasoning modes adapted to the various professional backgrounds in the multidisciplinary team,the anticipation of needs is improved quantitatively and qualitatively (i.e. usefulness assessedby users). We also show that the technological support plays an important role in theeffectiveness of methods: a collaborative and playful technology such as an interactive tabletopcan increase the number of strategic ideas for the company (i.e. useful and technically feasible);an immersive and playful technology such as a virtual world can shape needs anticipation inaccordance with the project priorities (Techno-Centered or User-Centered). These results openmany opportunities for the methodological and technological evolution of front-end innovationphases towards the anticipation of future needs.

Qu’ils soient voyageurs occasionnels ou réguliers, les piétons se déplaçant en environnement urbain et en transport en commun ont à faire face à la complexité du réseau de transport des grandes villes. Les aides au déplacement sont nombreuses et variées. Elles peuvent être fixes (par exemple, panneaux de signalisation) ou mobiles (par exemple, applications sur smartphone). Ces aides utilisent principalement la modalité sensorielle visuelle, déjà fortement sollicitée lors d’un déplacement urbain. Une alternative intéressante serait d’utiliser l’haptique (sens du toucher). En effet, cette modalité permet de transmettre au porteur d’un dispositif haptique des informations de déplacement et de navigation, en attirant discrètement son attention par des messages délivrés tactilement.S’inscrivant dans une démarche d’ergonomie prospective, cette thèse vise à étudier l’apport de la modalité haptique comme soutien à l’activité de déplacement piéton urbain. L’objectif appliqué est la conception d’un dispositif haptique d’aide au déplacement innovant, efficace et accepté par les utilisateurs futurs. Ce projet de conception s’est déroulé dans le cadre du projet ANR Tictact, mené par le CEA-LIST de 2011 à 2014. L’utilisation de la modalité haptique étant posée comme un parti pris initial, l’objectif du projet était de déterminer la forme que devrait prendre l’assistance aux usagers et la technologie de l’outil d’aide.Pour répondre à ce défi, nous avons mis en œuvre trois études successives. La première visait à comprendre les activités cognitives élémentaires mobilisées pour consulter les supports d’informations nécessaires à la navigation piétonne. Pour cela, nous avons analysé le comportement d’un piéton effectuant un trajet urbain (en métro et à pied). Les résultats nous ont permis de spécifier les fonctions d’aide que devrait remplir un futur dispositif d’aide au déplacement. Complétées par une revue de la littérature sur les interfaces haptiques et leur utilisation pour l’aide au déplacement, ces résultats nous ont conduits à déterminer les fonctions éligibles à la modalité haptique. La seconde étude visait à concevoir l’interaction haptique avec le dispositif d’aide, en deux étapes : élaborer le concept d’interface et concevoir le langage d’interaction. Une démarche de conception participative a été mise en œuvre, étayée par l’utilisation d’un prototype et de méthodes créatives. Cette démarche a abouti à : (i) identifier un message informationnel approprié à chaque fonction de déplacement ; (ii) traduire ce message (par analogie) en métaphore ; (iii) transformer chaque métaphore en motifs vibratoires délivrés par un bracelet haptique. La troisième étude visait à évaluer le dispositif haptique (bracelet couplé à un Smartphone) en environnement réel. Une analyse d’activité de déplacement urbain a été menée, comparant un groupe disposant de notre prototype haptique d’aide à un groupe sans prototype. Les résultats confirment la potentialité de la modalité haptique pour améliorer les performances de déplacement et notamment une allure de déplacement plus fluide et une diminution du temps de consultation d’un support d’information. Notre étude ouvre des perspectives pour l’utilisation de la modalité haptique dans diverses interfaces mobiles (par exemple une smartwatch). / Whether they are occasional or regular travellers, the pedestrians travelling in an urban environment and using public transportation have to face the complexity of the transportation network of large cities. The travelling aids are numerous and varied. They can be stationary or mobile (for example, applications on smartphones). These aids rely mainly on the visual sensory modality, already heavily requested during urban travel. An interesting alternative would be to use haptics (sense of touch). Indeed, this modality enables to convey travel and navigational information to the owner of a haptic device, by drawing discreetly his attention with tactile messages. Joining an approach of prospective ergonomics, this thesis aims to study the contribution of the haptic modality as a support for the activity of urban pedestrian travel. The applied objective is the design of a haptic device as an innovative travel aid, effective and accepted by the future users. This design project took place within the framework of the ANR project Tictact, led by the CEA-LIST from 2011 till 2014. The use of the haptic modality being put as an initial bias, the objective of the project was to determine the form that the assistance and the technology of the travel aid should take.To tackle this challenge, we conducted three successive studies. The first one, aimed at understanding the elementary cognitive activities mobilized when consulting information necessary to the pedestrian navigation. For that purpose, we analysed the behaviour of a pedestrian undertaking an urban travel (in the subway and on foot). The results allowed us to specify the functions that a future device assisting in the travel should include. Completed by a review of the literature on haptic interfaces and their use for assisting travel, these results led us to determine the eligible functions of the haptic modality.The second study aimed at designing the haptic interaction with the haptic interface, in two stages: first develop the concept of the interface and second design the interaction language. An approach of participative design was implemented, supported by the use of a device prototype and creative methods. This approach succeeded in: i) identifying an informative message suitable for each function of the travel; ii) translating this message (using an analogy) into a metaphor; and iii) transforming every metaphor into vibrotactile patterns delivered by a haptic wristband.The third study aimed at evaluating the haptic device (a wristband coupled with a Smartphone) in a real environment. An analysis of the activity of urban travel was conducted, comparing a group having a prototype of our haptic assistant to a group without such prototype. The results confirm the potentiality of the haptic modality to improve the travel performance in particular to enable a more fluid speed of travel and a decrease in the consultation time of an information medium. Our study opens up perspectives for the use of the haptic modality in diverse mobile interfaces (for example a smartwatch).

Pour répondre aux enjeux de la longue vie opérationnelle des systèmes et de l’incertitude de l’environnement, la résilience complète la sûreté de fonctionnement pour prendre en compte les situations imprévisibles, sans précédent : l’objectif est de comprendre la situation pour éviter un accident. La qualité de l’interaction homme-machine est essentielle pour atteindre cet objectif. L’état de l’art présente la résilience des systèmes sociotechniques comme complémentaire à la sécurité. Mettre en œuvre la résilience affecte tant l’architecture système que les processus d’ingénierie système. Enfin, elle affecte aussi l’interaction homme-machine, tant son processus de conception centrée utilisateur, ses modèles utilisateur (persona), que ses modèles d’architecture. Nous avons créé le patron de conception « surveiller et alerter » appliqué à la fonction « éviter » de la résilience, pour donner aux opérateurs la capacité de comprendre la dynamique du système, le conduire à vue face à des situations imprévisibles, sans précédent afin d’éviter la survenue d’un accident. La proposition comprend aussi des processus à mettre en œuvre pour contribuer à la résilience d’un système critique à longue durée de vie. L’application au domaine ferroviaire s’appuie sur l’analyse de rapports d’enquête technique d’accidents. Elle se décline sur le patron de conception « surveiller et alerter » et sur le persona, in fine pour proposer des améliorations des interfaces utilisateur. Des perspectives de recherche complètent le mémoire. / The long operational lifecycle of systems and the uncertainty of the environment are a great challenge to engineers. Resilience enhances reliability and safety to take into account the unforeseeable situations, without precedent. The goal is to understand the situation to avoid an accident. The quality of the human-machine interaction is the key issue to achieve this goal. The state of the art explains that sociotechnical systems resilience completes safety approach. Implementaing resilience impacts both system architecture and systems engineering processes. At the end, implementing resilience impacts human-computer interaction, user centred design as well as architecture models. We created the design pattern “to monitor and alert” applied to the function “to avoid” of the resilience. Its goal is to give to the operators the capacity to understand the dynamics of the system, to control at sight vis-a-vis unforeseeable situations, in order to avoid an accident. The proposal contents the processes to be implemented to contribute to the resilience of long lifecycle critical systems. The application to the railway domain is based on the analysis of three accident technical reports. It is declined, on the processes to be implemented to contribute to the resilience of a system, on the design pattern “to monitor and alert” for the architecture of a resilient system and to propose improvements of the user interface. Research forecasts supplement the report.

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.