Modélisation du processus de conception amont

Intérêt d’une modélisation des activités cognitives pour formaliser le processus de conception amont [T1]

La psychologie cognitive propose différentes approches de recueil des traces tangibles de l’activité mentale des concepteurs [Bisseret et al., 1999]. L’extraction d’expertise est basée sur la mise en situation et l’observation des concepteurs pour formaliser des données et révéler des processus difficiles à appréhender car implicites. Ces données incluent des connaissances, règles expertes, ou stratégies mises en place à travers les grandes fonctions de la cognition. Le concepteur, afin de résoudre un problème de  conception, s’imprègne d’informations environnementales prélevées de la situation par traitement sensoriel (mémoire de travail) et réactive des connaissances (mémoire long‐terme) pour se constituer une représentation mentale lui permettant la création d’un modèle . Les informations sont en partie encodées ou transférées dans le répertoire des connaissances stockées dans notre mémoire long terme (valeurs de firme, éléments du CDC, produits antérieurs, stratégie préalable de résolution, formation, sources d’inspiration).La représentation mentale produite comporte les contenus transitoires et évolutifs nécessaires à la formulation et la résolution du problème. Devenant efficientes lorsqu’elles sont activées, les connaissances permettent d’interpréter les informations situationnelles (CDC, esquisses…) et de produire de nouvelles informations. Elles sont sollicitées à un moment donné pour être ensuite réarrangées et de nouveau stockées par appariement. Les représentations mentales jouent un rôle central dans la spécification progressive du futur concept en étayant la génération des propositions formelles. Le modèle construit constitue la matérialisation de tout ou partie des attributs de l’objet (esquisses, modèles 3D physiques ou numérique). Il est en cela un support privilégié d’échange et de clarification sémantique.

Formalisation du processus de conception amont

Objectifs expérimentaux

Nous avons formalisé les processus informationnels qui couvrent les phases de Définition du CDC et de Développement de concepts à partir d’une série de questionnaires, entretiens et observations réalisés auprès d’étudiants et professionnels en design. L’ensemble des informations intégrées de manière plus ou moins consciente a été identifié et le devenir de ces informations a été formalisé en termes de caractéristiques design, avec une description du processus de matérialisation graphique de la solution. La population des designers automobiles est spécifique par la variété des formations de base, la nationalité, la manière de traiter un projet, et la motivation due aux dimensions créative et hédonique d’une activité ouverte sur des domaines de connaissances variés. Les compétences sont développées intuitivement par l’exercice, l’imitation et l’assimilation. Les valeurs transmises par la culture d’école ou d’entreprise influencent la matérialisation d’un style en dirigeant la recherche sur des domaines cibles particuliers qui se retrouvent dans le traitement formel par l’application de règles. Le designer traite de dimensions abstraites difficilement verbalisables et appréhendables même par un concepteur (sensations, émotions). Le discours qu’il utilise est peu accessible à des non‐spécialistes.

L’espace problème

Selon [Newell et Simon, 1972] cités par [Richard, 1990], la résolution d’un problème correspond au déplacement à l’intérieur d’un espace de recherche selon une succession d’états intermédiaires et d’opérateurs entre deux nœuds initial et final caractérisant la situation de départ et la situation but. C’est souvent lorsque les premiers éléments de solutions seront évoqués que le concepteur qui se représente le problème pourra prendre la mesure de ses exigences initiales en en précisant la représentation jusqu’alors implicite ou floue [Prost, 1992, 1997]. Nous avons spécifié l’espace problème à partir des dimensions intégrées lors d’un projet d’après les designers eux‐même. Les dimensions qui sont apparues comme majeures sont l’émotion et la personnalité (32%). L’émotion provient de facteurs subjectifs ou cognitifs liés à la connaissance, à la culture et à l’interprétation personnelle. L’expression formelle entrainera des réactions émotionnelles, d’autant plus si elle intègre des règles d’esthétique avec la présence d’harmonies et une certaine fraicheur ou originalité.

Modélisation de la dimension perçue en conception

La conception peut être vue comme la production et la concentration progressive d’information au sein de RI successives qui interviennent comme un système de signes évolutif [Toyama, 1976]. Le différentiel sémantique permet d’élaborer des modèles prédictifs qui mesurent l’adéquation entre le message projeté par le designer et celui perçu par le consommateur. La perception d’une forme relève d’un processus sensoriel suivi d’une opération cognitive de comparaison et de reconnaissance de forme par assimilation avec les autres formes en mémoire. Les données sensorielles sont insuffisantes pour engendrer une réaction cohérente: il faut le soutien de valeurs abstraites (marque, nationalité, caractère). [Smets & Overbeeke, 1995] ont montré que les designers et les non‐designers ne possèdent pas les mêmes capacités de différentiation: s’ils évaluent le design selon les mêmes dimensions, les jugements des designers sont plus fins. En plus des processus perceptifs et cognitifs, l’impact affectif lors d’évaluations globales a été souligné par [Zajonc & Markus, 1982] pour discriminer entre différentes options à valeur fonctionnelle égale [Havlena & Holbrook, 1986]. L’effet émotionnel résulte de l’expressivité de l’objet selon l’orignalité, le caractère, souvent traduit par l’expression de métaphores, l’esthétique et les valeurs abstraites. Sur la base d’échelles de Lickert, il est possible de mesurer la réaction multi‐dimensionelle sémantique et affective et de formaliser le lien entre des descripteurs sémantiques et les codes formels [Osgood & al, 1957]. Nous avons utilisé cet outil pour étudier l’influence du type de RI sur la perception de la solution. Les photographies ont été condidérées comme proches des images de synthèse, alors que les esquisses restent un mode de représentation à part du fait de leur caractère imprécis. L’influence du type de RI varie selon que celle‐ci est globale ou partielle. Les images de synthèse globales ou détaillées ont été évaluées de manière similaire, contrairement aux esquisses considérées comme plus esthétiques dans le cas d’un rendu global. Nous avons aussi utilisé le différentiel sémantique pour formaliser la composante sémantique projetée par les designers sous l’angle de l’image de marque et de valeurs sociologiques. En caractérisant l’expression de la marque sur plusieurs modèles de véhicules, les designers ont mis en évidence que la reconnaissance de la marque dans ce secteur s’effectue à travers la perception de lignes, formes, contours ou attributs sémantiques majoritairement sur les composants grille de calandre, écusson logo et optiques avant.

Vers la formalisation d’un outil de veille

Si les futurs outils numériques d’AAC tendent à évoluer vers un continuum de la chaîne numérique, les outils CAO ou d’imagerie présentent déjà un apport important vis‐à‐vis des fonctions de formalisation, mémorisation numérique, communication et matérialisation. On tend ainsi vers une numérisation des flux d’information dans les phases amont avec par exemple les outils de Style Assisté par Ordinateur (SAO). Le recours à des SI formalisés représente un facteur stratégique dans la mesure où ces SI rendent possible une mémorisation collective des données qui ont servi à l’élaboration de la représentation commune du projet et leur accessibilité en temps réel [Le Moigne, 1973]. Notre modèle théorique nous a conduits à la définition d’un système d’information (SI) visant à effectuer une veille sur les tendances design.

Formalisation d’un outil de veille de tendances

Nous avons défini un outil global de veille design basé sur l’analyse des tendances en design automobile. La formalisation des processus cognitifs des designers dans la phase d’information nous a permis de spécifier les étapes clés autour desquelles structurer un tel outil qui sont (1) la définition sémantique du thème exprimé dans le cahier des charges, (2) l’identification des secteurs d’inspiration et (3) le recueil des sources et leur catégorisation. Le receuil de sources d’inspirations permet de formaliser un contexte traduit à travers une ambiance où se juxtaposent de manière cohérente les niveaux axiologique, sémantique et formel sous forme de compositions d’images et de mots clés. Ces niveaux sont reliés entre eux selon des liens réciproques valeurs‐fonctions‐solutions pouvant être formalisés par la méthode du chaînage cognitif [Valette‐Florence, 1994]. Le contexte dont s’imprègne le designer est déterminant pour imaginer la future solution autour de traits prégnants avant de la matérialiser graphiquement [Christofol, 1995]. Le passage d’analyses ponctuelles des tendances à une veille continue nécessite l’élaboration et la mise à jour de bases de données utilisables à la fois comme outil de veille et de créativité. Ces bases doivent être structurées par secteurs de manière à pouvoir être utilisées dans le cadre de différents projets. Les ambiances, plutôt centrées sur le sens visuel, tendent évoluer vers des supports multi‐sensoriels. Lors de l’expérimentation, nous avons établi la liste des secteurs d’influence du secteur automobile sur la base des sources d’inspiration citées par les designers automobiles . Nous avons aussi spécifié les grandes fonctions à intégrer au sein d’un outil de veille idéal pour l’équipementier automobile comme l’aide à la réalisation de planches de tendances, le comptage statistique des tendances et leur synthèse sous forme d’esquisses, le support à l’évaluation sémantique avec la mise en relation automatique de descripteurs sémantiques avec les images d’attributs ou de concepts, ou l’association de termes sémantiques à la BDD photos physique.

Mise en perspective de l’outil de veille de tendances

Après avoir défini les grandes fonctions d’un outil de veille, nous avons imaginé son intégration dans un processus de co‐conception en envisageant une veille informatisée qui serait intégrée au sein d’un espace numérique ou de réalité virtuelle (RV). Cet espace numérique ferait appel à des technologies support permettant de computer les cycles itératifs en intégrant des données et des contraintes, tout en permettant de générer de nouvelles formes. Nous avons souligné l’intérêt d’une assistance à la veille informatisée et du potentiel de technologies telles que les technologies d’infosculpture et de réalité virtuelle. Les perspectives envisagées à la fin de cette thèse visaient une numérisation complète du processus de conception, de manière à rendre la modélisation continuellement modifiable et visualisable.
Les outils de Style Assisté par Ordinateur (SAO) sont basés sur différentes méthodes: approche morphologique, modelage libre d’esquisses ou projection d’esquisses sur un volume de base [Ri11]. L’approche morphologique permet de générer par exploration systématique un grand nombre de combinaisons d’idées à partir d’une décomposition fonctionnelle du produit. Les futurs outils de veille de tendances devraient pouvoir opérer dans un environnement unique 2D‐3D des interpolations automatiques de forme (morphings) entre des éléments sources et des éléments cible, en étayant le processus inspirationnel par l’utilisation de BDD numériques [Wang, 1995]. L’acceptation d’outils numériques dans les phases les plus amont repose sur la quantité et la pertinence des données ou règles, et la préservation de certaines propriétés sensorielles et hédoniques de l’activité des designers, l’ansebce de ces qualités pouvant s’accompagner de la crainte des designers d’un sentiment de dépossession de leur capacité d’imagination, en particulier lors de la phase d’information [Balayou & Volatier, 1995]. L’outil logiciel peut permettre l’extraction automatique d’un très grand nombre de données formelles et leur application directe sur le modèle numérique. Celui‐ci peut être facilement intégré au sein d’ambiances afin de visualiser des finitions en contexte avant leur prototypage direct par la chaîne CAS‐CAO‐CFAO. Un outil numérique global qui proposerait un module SAO dans un environnement où il est possible de rappeler des éléments préexistants, apporterait par ailleurs une fidélité plus importante entre les éléments prototypés en amont et ceux prototypés en aval.

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Table des matières

1. INTRODUCTION GENERALE 
1.1 Introduction
1.2 Positionnement des travaux
2. GENESE DE LA RECHERCHE : MODELISATION DU PROCESSUS DE CONCEPTION AMONT
2.1 Introduction
2.2 Intérêt de l’approche de modélisation des activités cognitives en conception amont
2.3 Formalisation du processus de conception amont
2.4 Modélisation de la dimension perçue en conception
2.5 Modélisation théorique du processus de conception amont
2.6 Vers la formalisation d’un outil de veille
2.7 Conclusion
3. SYNTHESE DE LA RECHERCHE
3.1 Introduction
3.2 Formalisation globale du processus de conception amont
3.3 Formalisation de la phase d’information
3.4 Computation de la phase d’information
3.5 Formalisation de la phase de génération
3.6 Computation de la phase de génération
3.7 Formalisation de la phase d’évaluation
3.8 Computation de la phase d’évaluation
3.9 Vers un méta‐modèle d’ingénierie Kansei
3.10 Bilan
3.11 Production scientifique
4. CONTENU DETAILLE DE LA RECHERCHE
4.1 Introduction
4.2 Formalisation et computation de la phase d’information
4.2.1 Formalisation de la Phase d’information
4.2.2 Computation de la Phase d’information
4.3 Formalisation et computation de la phase de génération
4.3.1 Formalisation de la Phase d’information
4.3.2 Computation de la Phase d’information
4.4 Formalisation et computation de la phase d’évaluation
4.4.1 Formalisation de la Phase d’évaluation
4.4.2 Computation de la Phase d’évaluation
4.5 Formalisation de la phase de matérialisation
4.6 Formalisation et computation du processus de conception amont : vers un méta‐modèle
computationnel d’ingénierie Kansei
4.6.1 Introduction
4.6.2 Formalisation du lien réciproque entre les phases de génération et d’évaluation
4.6.3 Vers un méta‐modèle computationnel
5. PERSPECTIVES

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