Modélisation d entreprise et PLM

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1 Modélisation d entreprise et PLM De la modélisation d entreprise à la spécification de systèmes PLM Christophe MERLO, Lionel ROUCOULES (Benoît EYNARD, Nadège TROUSSIER, Vincent CHEUTET, Marija JANKOVIC) EMEA, 24-26/10/12

2 Objectifs Pour une vision systémique de l organisation et de son système d information, en particulier de son système PLM : Être capable de modéliser une organisation et son SI à l aide d une démarche de type MDA (Model Driven Architecture) Utilisation de la démarche MDA pour le développement collaboratif de système multiphysiques (MBSE) 2

3 Sommaire Partie 1 : Modélisation de l organisations et son SI à l aide d une démarche de type MDA (C. Merlo) Approche MDA et Modélisation d entreprise Une approche top-down pour intégrer progressivement l organisation, les processus, les flux d information et les outils. Interopérabilité et PLM Partie 2 : Utilisation de la démarche MDA pour le développement collaboratif de système multi-physiques (MBSE) (L. Roucoules) Introduction : une forte mutation de l ingénierie de produit depuis 20 ans Quelques hypothèse de définition Evolution des grandes fonctions en ingénierie de produit Les grandes solutions actuelle : une complémentarité sur l ensemble de l approche PLM Vers une meilleure maîtrise des processus de conception et une plus grande flexibilité du système d information Les approches MBSE pour la co-conception de modèles Tracer les processus et rationaliser les décisions de conception 3

4 Travaux supports et remerciements De nombreux projets : IPPOP (RNTL, 2005) : modèle Produit-Processus-Organisation ISTA3 (FUI, 2012) : interopérabilité d entreprise et systèmes PLM Collaborations industrielles (par ex MMP, Ederena, Turboméca, SSBR) : déploiement de SI et de systèmes PLM De nombreux mercis : Doctorat avec P.Girard et G.Doumeingts (IMS) : GRAI Ingénierie Collaborations avec B.Eynard (UTC) : spécifications de systèmes PLM Collaborations avec L.Roucoules (Ensam Aix) : modèle PPO Collaboration avec JP.Bourey (EC.Lille) : lien avec MDA Collaboration avec H.Pingaud (UJF) : intérêt de BPMN Enseignements avec X.Navarro (UPPA) et S.Tallard (CapGemini) Et certainement pleins d autres 4

5 APPROCHE MDA ET MODÉLISATION D ENTREPRISE 5

6 Vision systémique L'intérêt de l'approche systémique est de mettre explicitement en évidence les différentes relations entre les éléments d un l'ensemble, c'est à dire entre les constituants du système mais également entre le système et son environnement Dans le cadre du développement de produits, plusieurs systèmes sont à considérer 6

7 Le système «organisation» STRUCTURE FONCTION Direction Études Production. FINALITE Opérateur 7

8 Le système informatique : le PLM STRUCTURE FONCTION IHM LDAP BDD FINALITE Traitement 8

9 Le système à développer : un avion STRUCTURE FONCTION Cockpit Fuselage Moteurs FINALITE Alimentation 9

10 Le modèle du système de conception Informations externes SYSTEME DECISIONNEL Objectifs [Lemoigne 77, Doumeingts 84] SYSTEME D INFORMATION Informations de pilotage Informations de suivi Besoins SYSTEME TECHNOLOGIQUE Définition du produit et des procédés Coordination et contrôle de la conception le produit à concevoir le processus qui supporte la conception du produit l organisation qui met en œuvre et/ou fait émerger ce processus 10

11 Pour quoi modéliser? Pour comprendre le fonctionnement et/ou l impact d un système Pour analyser ses dysfonctionnements éventuels Pour proposer des améliorations de ce système Pour le maîtriser, i.e. piloter, contrôler, commander etc 11

12 Concrètement Analyser la situation initiale d une Entreprise vis-à-vis de son SI / S.PLM Déterminer les améliorations à apporter et à les estimer financièrement Cibler et ajuster le projet par rapport au contexte Piloter la définition puis la réalisation des évolutions du SI / S.PLM Accompagner leur mise en œuvre Afin de parvenir à une solution PLM opérationnelle Conforme aux besoins et aux contraintes de l entreprise 12

13 La démarche MDA (Model Driven Architecture) Finalité : développer un environnement logiciel CIM Computation Independant Model Modèles métiers Spécifications Fonctionnelles PIM Platform Independant Model Modèles techniques Choix d architecture Spécifications techniques PSM Platform Supported Model Modèles pour implémentation Conception logicielle CODE 13

14 Application aux systèmes d information Finalité : étudier et/ou faire évoluer le SI d une entreprise CIM Computation Independant Model Modèles métiers Modélisation d entreprise : Modèles de processus métiers Besoins stratégiques et fonctionnels PIM Platform Independant Model Modèles techniques Choix techniques d architecture, d évolution, de remplacement, d acquisition, de développement Choix des partenaires Modèles centrés flux d information, Spécifications globales PSM Platform Supported Model Modèles pour implémentation Selon composant : Spécifications détaillées Selon composant : Projet d acquisition, Projets d intégration, Projets de développement Puis déploiement 14

15 Démarche de réingénierie OBJECTIFS Modèles Analyse Conception Implémentation Modélisation Monde réel Changement / Retour Système étudié Nouveau système 15

16 Les étapes de la démarche Analyse initiale Quel but a-t-on? Étude préalable Comment s y prend-on? Étude Comment fonctionne-t-on? Qu améliore-t-on? Quel schéma directeur? Réalisation Appliquons le schéma directeur! Finalisation Au boulot! 16

17 NIVEAU CIM ET PROCESSUS MÉTIERS 17

18 Modèles GRAI Modélisation du système décisionnel (grille GRAI) Horizon / Période Fonctions Information externe Gérer les produits Gérer la conception Planifier Gérer les ressources Information Humain Technique interne H = P = H = P = Centre Décision H = P = Modélisation fonctionnelle Modélisation du système physique (processus) Modélisation du système d information : diagramme de classes

19 Modèles GRAI Ingénierie Modélisation du système décisionnel (grille GRAI R&D) Synchronisation entre les fonctions Coordination entre les niveaux Synchronisation entre les fonctions Plans objet Plan action Infos internes GERER LA CONNAISSANCE PRODUIT CONCEVOIR CENTRE DE DECISION GERER LES BESOINS Infos externes Stratégique (H/P) Infos internes GERER LES INFOS PROJETS PLANIFIER GERER LES RESSOURCES Infos externes Tactique (H/P) CENTRE DE DECISION Opérationnel (H/P)

20 Relations entre le système décisionnel et le système technologique (piloté) Modélisation du système décisionnel (grille GRAI R&D) Infos internes GERER LA CONNAISSANCE PRODUIT CONCEVOIR CENTRE DE DECISION GERER LES BESOINS Infos Infos externes internes Stratégique (H/P) GERER LES INFOS PROJETS NIVEAU DECISIONNEL PLANIFIER GERER LES RESSOURCES Infos externes Cadre de conception CENTRE DE CONCEPTION Informations de suivi Tactique (H/P) Opérationnel (H/P) CENTRE DE DECISION Modélisation fonctionnelle Modélisation du système physique (processus, incomplet en phase TO BE) Modélisation des connaissances Modélisation du système d information : diagrammes de cas d utilisation, de classes, de séquences,

21 Relations entre GRAI et GRAI ingénierie Fonctions Horizon/Période Information Externe Gérer les produits Planifier Gérer les ressources Humain Technique Information Interne H= P= CONDUITE DE L ENTREPRISE H= P= Centre Décision H= P= CONDUITE DE PROJET Flux d information Cadre de décision OBJECTIFS VARIABLES DE DECISION CONTRAINTES CRITERES Projet de développement GERER LA Infos CONNAISSANCE internes PRODUIT CONCEVOIR CENTRE DE DECISION GERER LES BESOINS Infos externes Stratégique (H/P) Infos internes GERER LES INFOS PROJETS NIVEAU DECISIONNEL PLANIFIER GERER LES Infos RESSOURCES externes Cadre de conception CENTRE DE CONCEPTION Informations de suivi Tactique (H/P) Opérationnel (H/P) CENTRE DE DECISION

22 Modélisation au niveau CIM Application pour les activités de conception AS IS Ent. A Modèles GRAI Replacer le développement dans le contexte de fonctionnement global de l entreprise Identifier les partenaires et collaborations CIM Haut Modèles GRAI Ingénierie Comprendre le pilotage des projets de développement de produits Caractériser les processus de conception Identifier les mécanismes collaboratifs identifier les informations partagées CIM Bas

23 Mise en œuvre pour la modélisation des SI Analyse de l existant (AS IS) Conception des solutions (TO BE) Modélisation des processus métiers GRAI Focalisation sur le développement de produits Prise en compte des changements dans les processus métiers GRAI Évolutions du développement de produits 2 Processus de conception détaillés GRAI Ingénierie (plus détaillé) 5 Prise en compte des changements dans les processus de conception GRAI Ingénierie

24 Modélisation fonctionnelle Exemple CIM Haut : les différents processus métiers Gérer l entreprise et la qualité Gérer les ressource s humaines Gérer la maintenan ce et assurer la qualité 24/19

25 Exemple CIM Bas : processus détaillé de conception Quels plans? Quelles références? Quelle version? Quel état? Quel format? Quel règle de gestion associée (workflow)? Mécanismes décisionnels pilotant? déclencheurs?... Y-a-t-il des mécanismes de traitement spécifiques?

26 NIVEAU PIM ET FLUX D INFORMATION 26

27 Le niveau PIM : utilisation de BPMN Platform Independant Model, pourquoi modéliser à ce niveau : il faut prendre en compte les outils existants et l architecture matérielle et logicielle tout en restant indépendant des contraintes techniques de ces outils Un sacré dilemme! Pour quoi modéliser : CIM : centré activités (humaines) et PIM : centré informations (flux) Pouvoir passer du point de vue des utilisateurs (métiers) au point de vue des «architectes, urbanistes et développeurs» Exprimer des spécifications techniques cohérentes globalement et par outil (niveau PSM)

28 Mise en œuvre pour la modélisation des SI Analyse de l existant (AS IS) Conception des solutions (TO BE) Traduction des processus métiers Prise en compte de l architecture du SI BPMN Prise en compte des changements dans les processus métiers Proposition d une nouvelle architecture BPMN 2 Flux d information détaillés 5 Nouveaux flux d information BPMN (plus détaillé) BPMN (plus détaillé)

29 Exemple niveau PIM : processus centré sur un échange d information (AS IS) Modélisation BPMN d un processus collaboratif Pré et Post traitements spécifiques au PLM 29/19

30 Exemple niveau PIM : processus centré sur un échange d information (TO BE) Modélisation BPMN des processus collaboratifs avec médiateur Service PLM Introduction d une plateforme basée sur une architecture à base de services (SOA) Service PLM 30

31 Cas du PLM : 2 types d application Définir un processus interne à une piste : Le processus décrit est susceptible d être géré via les mécanismes de workflow par le S.PLM Définir un processus réparti sur plusieurs pistes Les processus impliqués font intervenir des échanges de données ou de services Il est possible de les synchroniser via une application externe supplémentaire (par ex. un bus de services) -> approche SOA 31

32 NIVEAU PSM ET OUTILS INFORMATIQUES 32

33 Et maintenant que reste-t-il à faire? Les futurs processus métiers sont déterminés (niveau CIM) L architecture envisagée pour le SI est caractérisée Les processus informationnels correspondants sont décrits (niveau PIM) Il faut : lancer les appels d offre pour les nouvelles applications informatiques à acquérir lancer les appels d offre pour les développements et reconfigurations à effectuer DONC : réaliser plusieurs séries de spécifications techniques C est le niveau PSM 33

34 Établir les spécifications détaillées Caractériser les besoins de développement et de mise en œuvre d outils sous la forme de spécifications fonctionnelles et techniques Décrire les processus cibles et les performances attendues Décrire les échanges, traitements, supports et données concernés Les décrire en fonction de chaque situation ou famille d outils Par ex. développement informatique : Spécifications détaillées en UML : diagrammes de cas d utilisation, de classes, d activités Par ex. plateforme de type SOA : Caractériser les processus en BPMN détaillés pour ce type d architecture Identifier et caractériser les services à invoquer Par ex. progiciels intégrés comme outils PLM, outils ERP, Spécifier les configurations souhaitées : base de données, IHM, traitements dont workflow Par ex. avec UML (cas d utilisation, états-transitions) ou BPMN (workflow) 34

35 Exemple pour une application PLM Déclencheur Synchronisation PDM Entreprise A P Correspondances des meta-données 1 PDM Entreprise B E A.3 Ca A.2 Cb A.3 A.4 A.3 A.4 E ; Ca, Cb Ass 7 1 El1 4 1 El

36 Cas de Windchill : Modèle de donnée WTPart (Article) Propriétés Numéro: Créé par: Albert Durand Le: 08/03/2001 Est Utilisé par Est décrit par Référence Notes de calculs Utilise Dessins Spécifications Modèles 3D 36

37 S.PLM : étude des concepts de base ROLE Workflow Validate A35 ROLE 37

38 Organisation, rôles et actions Diagramme de cas d utilisation : rôle marketing Ce diagramme permet de décrire les fonctions utiles à cette personne : Cela permet d en déduire : les fonctions de l IHM les données auxquelles il peut accéder et les manipulations qui lui sont autorisées 38

39 Modélisation des données techniques Diagrammes de classe : attributs, opérations et liens Ce diagramme permet d exprimer les objets qui doivent se trouver en base de données Diagramme état-transition : cycle de vie Ce diagramme permet d exprimer les différents états des objets importants Exemple de document 39

40 Modélisation des workflows Diagramme de séquence Designer Project Leader Design manager Manufacturing manager Quality manager PDM System Create Design Report Submit State "Under Review" Ce diagramme permet de décrire les interactions entre les différents utilisateurs, un objet et ses différents états Technical review [Validate] [Validate] [Validate] [No] [No] [No] C est malgré tout malaisé : on peut conserver BPMN. [Yes] [Yes] [Yes] State Rejected Rework State Validated Notification 40

41 Exemple : traduction en workflow Windchill Ou directement dans un format adapté aux workflow : ici l éditeur Windchill Start Rejected state OR Rejected Quality review End Submit review Rework Quality manager Rejected Validated Rejected Released state Contact customer Under review state Design manager Design review Validated Manufacturing manager Validated Technical department review Industrialisation review AND Technical Dep. notification Ground 41

42 Et des éléments de configuration opérationnelle pour la mise en œuvre Par exemple, configuration de dossiers ou pré-planifications capitalisées Plan Status Ended Start Dur. End 42

43 CONCLUSION : PLM ET INTEROPERABILITÉ 43

44 La démarche complète pour 2 entreprises Analyse initiale Quel but a-t-on? Collaborer Étude préalable Comment s y prend-on? Étude Comment fonctionne-t-on? Qu améliore-t-on? Quel schéma directeur? On travaille en partenariat On mènera les études sur les 2 entreprises Réalisation Appliquons le schéma directeur! On partage les frais? Finalisation Au boulot! 44

45 1 e phase : décrire les collaborations AS IS Ent. A Collaboration A+B Ent. B Business / Métier CIM Haut Business / Métier Business / Métier CIM Haut CIM Bas 45

46 1 e phase : caractériser le SI existant AS IS Ent. A Collaboration A+B Ent. B Business / Métier CIM Haut Business / Métier Business / Métier CIM Haut CIM Bas Système d information PIM SI Système d information PIM Diagnostic : - Points forts / d amélioration des processus et des collaborations - De la performance des échanges d information et des pistes d amélioration - Des risques et des impacts d une telle évolution Interopérabilité des SI - Des indicateurs de performance permettant de mesurer l apport de la future solution 46

47 2 e phase : établir les modèles cibles TO BE Ent. A Collaboration A+B Ent. B Business / Métier CIM Haut Business / Métier CIM Bas Business / Métier CIM Haut Interopérabilité des SI 47

48 2 e phase : caractériser le futur SI TO BE Ent. A Collaboration A+B Ent. B Business / Métier CIM Haut Business / Métier Business / Métier CIM Haut Système d information PIM CIM Bas SI Système d information PIM 48

49 2 e phase : préparer les implémentations TO BE Ent. A Collaboration A+B Ent. B Business / Métier CIM Haut Business / Métier Business / Métier CIM Haut Système d information PIM CIM Bas SI Système d information PIM Modèle d exécution PSM Exécution Modèle d exécution PSM Générer LES cahiers des charges 49

50 PIM TO BE A et B 50

51 Identification des éléments de spécifications Identification des traitements semi-automatiques (et services) à configurer dans le PLM Caractérisation externe des 2 services embarqués dans la plateforme SOA pour le transfert de la demande de devis, puis le transfert retour de la réponse. Identification des 2 flux de réception pour l entreprise B : la solution technique est à décider, par exemple utiliser un portail couplé à la plateforme SOA, qui permettra une 51 gestion plus complète qu un simple mail.

52 PSM TO BE A et B Cas du PLM Exemple de l objet Demande de devis Cycle de vie de la demande de devis : Workflow associé : Connecteurs avec la plateforme SOA Les 2 synchros sont du code interne au PLM Seules 2 activités sont confiées à des utilisateurs humains Impact sur l IHM : - l écran de création doit comporter l association (avec mécanisme de recherche dans la BD) avec la pièce CAO, de façon obligatoire - l état initial est par défaut en cours 52

53 Conclusion De nombreuses questions de portée scientifique : Qualification des modèles TO BE? Simulation? Intégration des différents métiers? Web Services et PLM Services? Standards d échanges? 53