Approche méthodologique pour la modélisation des processus de l entreprise

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1 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 1 Approche méthodologique pour la modélisation des processus de l entreprise Abdennebi TALBI Professeur à l Ecole Supérieure de Technologie, Route d Imouzzer BP2427 Fès [email protected] Thème : Modélisation des systèmes industriels Résumé Une approche fondée sur la notion de composants génériques réutilisables et s appuyant sur les technologies orientées objet est présentée. Elle a pour but d intégrer les processus de production et de maintenance en utilisant un formalisme de modélisation basé sur les patrons. Abstract An approach based on the reusable generic component and leaning on the object technologies is presented. It aims at integrating of the production and maintenance processes by using a formalism of modeling based on patterns. Mots-clés Intégration - Modélisation - Production - Maintenance Patrons. Keywords Integration - Modeling - Production - Maintenance Patterns.

2 2 CIGIMS 2012 Introduction Malgré les avancées significatives des technologies d information, la modélisation en entreprise reste un défi à relever. Une telle modélisation doit couvrir l ensemble des aspects du système étudié : physique, fonctionnel, organisationnel et informationnel. D où il est nécessaire de faire le bon choix du formalisme de modélisation des données produit et processus et de développer une plate-forme d intégration et d exploitation des modèles partiels. Une modélisation intégrée est nécessaire pour modéliser, selon les différents points de vue, l ensemble des activités des processus production et/ou maintenance. Une telle modélisation constitue un élément de réponse au besoin d intégration des fonctions production et maintenance. Elle peut être généralisée et appliquée à l ensemble des fonctions de l entreprise : c est une modélisation globale intégrée (ou métamodélisation). Pour modéliser les différents processus de l entreprise, nous présentons un formalisme de modélisation orientée objet basé sur la capitalisation et la réutilisation de modèles partiels (patrons). Nous appliquons ce formalisme pour modéliser le processus d intégration des fonctions production et maintenance. 1. La Modélisation en Entreprise : Concepts et Formalismes Nous donnons tout d abord quelques définitions des concepts utilisés. En suite, nous présentons une méthodologie de réutilisation des patrons et une démarche de modélisation intégrée Définitions * La modélisation est l action d élaboration et de construction intentionnelle, par composition de symbole, de modèles susceptibles de rendre intelligible un phénomène perçu complexe, et d amplifier le raisonnement de l acteur projetant une intervention délibérée au sein du phénomène ; raisonnement visant notamment à anticiper les conséquences de ces projets d actions possibles, [1]. * Un modèle est une représentation utile d un certain sujet. C est l abstraction (plus au moins formelle) d une réalité (ou univers du discours) exprimée à l aide de formalisme (ou langage) défini par des concepts de modélisation selon les besoins de l utilisateur, [2]. Il s agit de décrire l organisation et les processus opérationnels d une entreprise soit dans le but de simuler ces processus pour comparer divers scénarii, soit dans le but de les analyser et de les restructurer pour améliorer les performances de l entreprise, [3]. * La Méta-modélisation a pour but de définir des modèles génériques à partir desquels des modèles particuliers peuvent être exprimés ou intégrés / fédérés [2].

3 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 3 Cette méta-modélisation concerne le niveau conceptuel et non le niveau d'implémentation. * Un patron est un modèle sur lequel travaillent les artisans pour fabriquer certains objets. C est la traduction du terme anglais pattern qui désigne un modèle schématique ou un modèle simplifié d une structure [4]. Le meilleur exemple pour illustrer ce concept est celui des patrons de confection vestimentaire. Le patron est un modèle de papier ou de toile préparée sur un mannequin et utilisée pour créer des vêtements pareils. Selon les mesures des personnes, ce patron est adapté à chaque nouvelle confection par ajustement de ses dimensions. Ainsi, un patron capitalise un problème récurrent d un domaine et sa solution de manière à faciliter la réutilisation de cette solution lors d une nouvelle occurrence du problème [5]. Il constitue donc une base de savoir et savoir-faire. Un patron est un composant qui capitalise les connaissances relatives aux produits ou aux processus du domaine auquel il s adresse. Il capitalise par ailleurs des fragments de modèles pour représenter ces connaissances mais également des fragments de démarches pour élaborer ces modèles [5]. L étude des définitions fournies par la littérature permet d établir trois classes essentielles de modèles [6] : 1- Le modèle objet d imitation qui sert de référence, il est reproductible comme les prototypes et les maquettes, 2- Le modèle comme objet idéal est le résultat d un processus d abstraction, il est alors considéré comme une idéalisation dont l objectif est de représenter certains aspects relevant d un système. Des modèles figuratifs peuvent être utilisés dans un but de faire communiquer plusieurs acteurs, 3- Le modèle comme objet de raisonnement est défini comme une structure formalisée utilisée pour rendre compte d un ensemble de phénomènes qui possèdent entre eux certaines relations (modèles mathématiques), représentation schématique d un processus, d une démarche raisonnée (modèle linguistique). Du point de vue de la méthode scientifique, les modèles ont le statut de formalisme pour permettre des raisonnements logiques. Un modèle est une abstraction engendrée par l esprit humain d un phénomène réel. Il doit être distingué de la réalité qu il tente de représenter. Il a une structure capable de décrire le fonctionnement du système réel modélisé. Il est valide dans la mesure où il va tendre à être complet (toutes les propriétés du système réel sont aussi les propriétés du modèle) et à être parfait (toutes les propriétés du modèle sont des propriétés du système) [2]. Ainsi, les modèles partiels (ou métamodèle) représentant chacun un aspect donné du système de production constituent une réponse à la Modélisation en Entreprise (ME) qui a pour but :

4 4 CIGIMS de contribuer à une compréhension accrue et une représentation uniforme des choses de l entreprise, 2. de servirai de support pour la conception et l analyse de tout ou partie de l entreprise (reengineering), 3. de générer des modèles pour commander (piloter) ou faire le suivi des opérations de l entreprise (aide à la décision what-if ) Les formalismes de modélisation Nous citons les propos de P. Maret [7], "les connaissances d'un domaine constituent un capital fragile tant qu'elles ne sont pas formalisées et explicitées, car elles ne sont pas réutilisables, ni partageables ni persistantes en l'absence de leur détenteur. Pour rendre les connaissances maîtrisées et pérennisées et donc ré-exploitables, les connaissances doivent être formalisées. La formalisation des connaissances passe par leur description au travers de formalismes ou de langages. Cette description se fait de façon plus naturelle et compréhensible que le formalisme est adapté au contenu à modéliser". La majorité des méthodes proposées pour la modélisation en entreprise utilise une notation ou un ensemble de diagrammes permettant de représenter le Système d Information (SI) à développer selon différentes "vues" ou "axes de modélisation" : l'axe structurel (aspect statique du système étudié : ce qu'est le système - les données), l'axe comportemental (aspect dynamique du système étudié : comment se comporte le système les processus et les transformations sur les données) et l'axe fonctionnel (architecture du système étudié : ce que fait le système - les activités). Cette modélisation se fait progressivement, par niveau de préoccupation, selon différents "niveaux d'abstraction". Pour chacun de ces axes, plusieurs formalismes et modèles sont proposés dans la littérature. Les plus connus et les plus utilisés sont : le modèle relationnel et le modèle entité-association pour l'aspect statique, les diagrammes de flux pour l'aspect fonctionnel et les diagrammes d'états-transitions ainsi que les réseaux de Petri pour l'aspect dynamique. Les modèles de flux sont utilisés dans Merise sous forme de MFC (Modèle de Flux Conceptuel). Dans OMT (Object Modeling Technique), UML [8], [9] et UEML [10], [11], ils se présentent sous forme de diagrammes de collaboration entre objets Le concept de composants réutilisables Au fur et à mesure qu'on élabore des solutions aux problèmes courants, ces solutions sont essayées pour résoudre des problèmes similaires. Seuls quelques éléments des solutions sont appliqués avec succès aux nouveaux problèmes. Les anciennes solutions sont typiquement modifiées, combinées et adaptées pour résoudre un nouveau problème. Quand une solution est approuvée, elle est utilisée plusieurs fois

5 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 5 pour résoudre le même type de problème, elle devient alors acceptée, généralisée et normalisée [6]. La réutilisation consiste ainsi à construire un système à partir de composants existants préalablement décrits, mis en œuvre, testés et acceptés dans des projets antérieurs. L'objectif est d'éviter de refaire tout à chaque nouveau développement. Il s'agit de composants stables non modifiables mais adaptables à chaque nouveau projet. Cette réutilisation s'est souvent manifestée sous deux formes dans l'ingénierie des systèmes : la réutilisation opportuniste (opportunistic reuse), qui survient "accidentellement" et la réutilisation systématique (systematic reuse), qui est prévue dans les processus de développement de l'organisation. Si la réutilisation est actuellement assez bien traitée au niveau de l'implantation (bibliothèques de composants logiciels), elle reste très limitée au niveau de la conception, voire inexistante au niveau de l'analyse. Le cadre méthodologique que nous proposons offre donc des éléments d'une part pour pallier aux limites des travaux actuels sur les méthodologies d intégration (offrir une démarche générique globale d intégration des processus production et maintenance, favoriser le dialogue entre les acteurs et assurer des transformations cohérentes des spécifications au niveau de chaque étape de la démarche d intégration) et d'autre part pour permettre la réutilisation des connaissances acquises par les agents de production et de maintenance. Pour les besoins de notre application, nous fixons comme objectif de mettre en place un cadre méthodologique pour l intégration et la modélisation en entreprise en abordant les trois aspects suivants : - La définition de modèles partiels de spécification de différents niveaux d'abstraction couvrant la complexité des processus de production et de maintenance et favorisant l échange d information entre acteurs, - La mise en place d'une démarche générique d intégration et de génération des différents modèles couvrant l'ensemble des phases de la démarche d intégration (analyse, intégration / modélisation et implémentation) et assurant un continuum de transformations dans les spécifications. - Le développement d une bibliothèque de composants réutilisables (Patrons) L approche Patrons Selon que le problème traité apparaît lors de l analyse des besoins ou de la conception ou de l implantation du Système d Information, différents types de patrons sont distingués. Pour mettre en forme ces patrons ; P.Q. Duong [12] identifie deux classes de formalismes : les formalismes narratifs tels que ceux de C. Alexander [13] et de Portland [14] et les formalismes structurés (c est à dire composés par un ensemble de rubriques plus ou moins détaillés) tels que les patrons d analyse [15], de conception [16], [17], de processus [18] et d implantation [19]. Les formalismes

6 6 CIGIMS 2012 structurés offrent une meilleure représentation des patrons, qui sont souvent complexes et nécessitent une description généralement longue. Les patrons d analyse étant les plus récents dans cette famille de composants. Ils aident le concepteur d un système dans la construction de modèles objets représentant au mieux les besoins de son système. Les patrons de conception identifient, nomment et abstraient des thèmes communs du domaine de la conception orientée objet (des descriptions d objets et de classes communicantes qui sont personnalisés pour résoudre un problème général de conception, dans un contexte particulier). Les patrons d implantation (ou idiomes) sont spécifiques à un langage et décrivent comment implanter dans un langage particulier certaines caractéristiques généralement absentes (par exemple comment simuler l héritage multiple en Java) [5]. La technologie des patrons favorise, en plus de la capitalisation et de la réutilisation, l intégration des connaissances de domaine et des connaissances de développement. Un patron permet en effet de spécifier des problèmes liés aux besoins des utilisateurs du domaine (connaissance du domaine) à l aide de solutions de développement adaptées (connaissance de développement) La méthodologie de réutilisation des patrons L utilisation de patrons dans la modélisation orientée objet des produits et processus de l entreprise a pour but d aider à simplifier l élaboration d un projet. Un patron peut être présenté comme étant une solution à un problème dans un contexte donné. Le but principal de l utilisation de patrons est de fournir un vocabulaire commun à l ensemble d une équipe pour faciliter la communication. Ils permettent aussi de capitaliser les connaissances d experts. La réutilisation des patrons n a pas pour seul intérêt d accélérer le processus de métamodélisation, car en réutilisant des modèles testés et validés, on améliore considérablement la fiabilité, l évolutivité et l adaptabilité du métamodèle intégré. La modélisation des systèmes complexes de production et de maintenance impose l utilisation d un nombre élevé d éléments de modélisation (modèles partiels). Ces éléments seront organisés dans des paquetages afin d appréhender la complexité du Système à modéliser et d offrir un bon niveau de granularité pour la réutilisation. Selon [20], il existe trois paquetages : les paquetages patrons, points de vue et métamodèle intégré. Le méta modèle intégré est un diagramme de classes construit à l aide de patrons de conception, de patrons métiers et de classes qui interagissent. Il devient alors un modèle réutilisable lié au domaine d activité : c est un métamodèle particulier (framework) qui constitue le dernier niveau de réutilisation avec un faible degré d abstraction. Ce framework assure la cohérence globale de l information et fournit la plate-forme sur laquelle toute une famille d applications pourra être développée.

7 Réutilisation Capitalisation Approche méthodologique pour la modélisation des processus Formalisation d une démarche de modélisation intégrée D une manière générale, la plupart des composants réutilisables sont fournis sans documentation ni guide dans la démarche de réutilisation. Pour pallier à ce manque, nous avons défini des patrons (modèles partiels), et nous avons formalisé une démarche pragmatique d enrichissement progressive et de réutilisation des patrons. Cahier des charges Construire les patrons par domaine Existence de Patrons? Oui Points de vue Point de vue Concepteur Non Bibliothèque de Patrons Patrons de conception Patrons métier Point de vue Fabricant Oui Patron existe? Point de vue Maintenicien Non Créer Patron Intégrer les points de vue Méta modèle intégré Détecter de nouveaux invariants Oui Nouveau Patron? Non Méta modèle particulier Figure 1 : La démarche de modélisation intégrée basée sur les patrons

8 8 CIGIMS 2012 Ainsi, nous avons mis en œuvre une démarche de modélisation intégrée qui permet d enrichir une bibliothèque de composants réutilisables (Figure 1). Il se peut que certains invariants ne soient pas détectés au cours de la conception. Mais étant donné que le métamodèle intégré constitue un bloc important, il peut favoriser l apparition de motifs et invariants de modélisation dans le domaine étudié. Dans ce cas, nous enrichissons les paquetages des patrons en vue d une prochaine réutilisation. Les modèles sont construits selon des concepts et formalismes clairement définis. Les formalismes sont différents d un modèle à un autre, par contre les concepts de base sont tous établis à partir de la théorie des graphes. Pour modéliser les processus de production et de maintenance, nous appliquons le concept de composants réutilisables. Nous représentons d abord, les modules liés à ces processus à l aide des modèles partiels correspondants (Patrons), nous développons en suite, une démarche d ingénierie de patrons qui constitue le support à la modélisation des processus de production et de maintenance. Au cours de l'exécution de ces processus, l état aussi bien des produits que des équipements de production change. La valeur ajoutée des produits augmente alors que l état des équipements de production se dégrade (usure, fatigue, ). Ces changements déterminent ce qu on appelle le cycle de vie, marqué par une logique de déroulement des processus (Figure 2). Divers cycles de vie sont proposés dans la littérature. Ils se différencient par le nombre plus ou moins important de phases qu'ils proposent mais ils convergent vers un ensemble de phases minimales. 2. La modélisation des processus de production Au cours d un cycle de production, le passage du produit conçu au produit fabriqué est une étape très importante et décisive. Elle permet en plus de sa fonction technique, d'établir toute la planification de la fabrication du produit. Elle doit intégrer des données concernant le produit, ses processus de fabrication, son outil de production (machines, outillages, outils, ressources,...) et le savoir-faire des techniciens et ingénieurs des bureaux d études et des méthodes. Nous présentons, à titre d exemple, la modélisation d un processus discontinu relatif à une production sur commande. Ce processus est structuré en six modules (Figure 8) : les modules Produit, Article, Processus de production, Activité, Opération et Ressource. Chaque module représente l une des étapes d un processus chaîné de traitement des commandes. Le passage d un module amont vers un module aval nécessite de disposer d un support d informations caractérisant au mieux le module aval (Figure 3).

9 lancer maintenance Approche méthodologique pour la modélisation des processus 9 En préparation pour fabrication Cycle de Production do : préparer composants lancer fabrication En panne do : demande d intervention Réalisé do:fabriquer et contrôler défaillance échéance de maintenance En Maintenance lancer stockage En exploitation do : utiliser Stocké do : stocker Lancer distribution Vendu do : vendre Cycle d Exploitation do : diagnostiquer réparer [maintenance non OK] [maintenance OK] Figure 2 : Le cycle de vie du produit physique La nature et l'enchaînement des activités de production sont déterminés en fonction du cycle de production et de la nature de la commande. Le déclenchement du cycle de production s effectue dès l arrivée d une commande. Le type de traitement de celle-ci dépend étroitement de la nature de l article commandé, des exigences client et du savoir-faire de l entreprise. Les informations traitées au cours de ce processus concernent essentiellement [21] : - Les commandes clients relatives à un ou plusieurs produits, - Les produits commandés selon les spécifications du cahier des charges, - Les nomenclatures associées aux produits qui décrivent les constituants de chaque produit sous forme de structure arborescente, - Les articles qui composent chaque produit qui sont des éléments indécomposables, - Les documents techniques spécifiant le mode d obtention des articles (dessins de définition, schémas, plans d ensembles, ),

10 RESSOURCE Capitalisation 10 CIGIMS Les processus associés aux articles décrivent le type du (ou des) procédé(s) nécessaire(s) à l obtention de chaque article, - Les gammes opératoires qui précisent la nature des activités et la logique de leur déroulement, - Les activités dont l exécution est nécessaire pour la transformation des pièces, celles-ci sont associées aux différents processus, - Les procédures qui définissent de manière très précise le déroulement des différentes opérations et le mode de leur exécution, - Les opérations élémentaires à exécuter au niveau de chaque activité, - Les ressources nécessaires à engager lors de l exécution des différentes opérations. Le système de décision, pour l allocation des ressources, se base sur des critères liés au contexte de l entreprise, à la nature de l opération, au savoir-faire des opérateurs, à la disponibilité des ressources, etc. Commande s PRODUIT Nomenclature s ARTICLE Documents techniques Réutilisation PROCESSUS Bibliothèque de composants réutilisables Gammes opératoires ACTIVITE Procédures OPERATION Système d Information (SI) Règles d allocation des ressources : Flux d informations : Capitalisation des Patrons : Réutilisation des Patrons Validation Exécution Figure 3 : La modélisation du processus de traitement d une commande [22]

11 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 11 A partir des commandes fermes et prévisionnelles, on établit la liste des produits qui seront classés par familles où : * Chaque produit est constitué d'un ensemble de composants (famille d articles). Souvent, les familles d articles associés aux familles de produits présentent des éléments identiques. Ces éléments constituent bien le vecteur d'intégration des activités communes pour la réalisation de produits variés. La détermination du nombre et du type d article associé à chaque produit s'effectue lors de la phase de conception. La liste des articles qui rentrent dans la composition d'un produit constitue la nomenclature. Le choix du processus de production dépend de la nature du produit et de ses composantes, ces informations figurent dans les documents techniques associés à chaque produit. Les activités liées à chaque processus sont spécifiées par les gammes opératoires. * Chaque activité est exécutée sous forme d opérations élémentaires dont le choix et le mode d'exécution dépendent de la nature de l'activité, de la procédure associée à l activité et du savoir-faire de l'opérateur (métier). * L'exécution des différentes opérations nécessite l'immobilisation de ressources passives (consommables) et actives (non consommables). La connaissance des règles d'allocation de ces ressources permet leur affectation en fonction de la nature des tâches. La planification des ressources est nécessaire pour garantir l'exécution des différentes tâches. Cette méthode de décomposition permet de modéliser l'entreprise au moyen d'activités chaînées qui consomment des ressources pour réaliser des produits ou des services. Il existe bien une corrélation forte entre activités et leurs résultats (Produits / Services). C'est la structure des produits / services qui permet de spécifier la nature des activités et leur configuration. Certaines fonctions de l'entreprise présentent ainsi des processus qui utilisent les mêmes opérations et parfois les mêmes activités et se partagent ainsi les mêmes types d'informations et de ressources. Ainsi, les informations manipulées le long des processus de production sont issues du même Système d Information de l entreprise (SI). 3. La modélisation des processus de Maintenance Pour la modélisation des processus de maintenance, nous présentons le schéma d un processus de maintenance corrective (Figure 4). Ce processus est structuré en six modules : les modules Equipement, défaillance, Article, Processus, Activité, Opération et Ressource. Chaque module représente une étape parmi les étapes du processus de traitement d une demande d intervention. Le passage d un module à l autre nécessite des informations caractérisant ces modules. Nous donnons une classification selon la nature des informations sous forme de supports d information. Les cinq types de documents de base ayant été identifié sont : 1) le Dossier Machine, 2) les Documents Techniques (historique des défaillances, analyse AMDEC, etc.), 3) les Gammes de déroulement et les plannings d ordonnancement des tâches d intervention, 4) les Procédures d exécution des interventions et 5) les Règles de décision pour l allocation des ressources. Les

12 RESSOURCE Capitalisation 12 CIGIMS 2012 informations qui figurent sur ces documents sont issues du Système d Information de l entreprise (SI), [22]. Demandes d Intervention EQUIPEMENT Dossier Machine Documents Techniques Réutilisation des Patrons DEFAILLANCE PROCESSUS Bibliothèque de Composants réutilisables Gammes ACTIVITE Procédures OPERATION Système d Information (SI) Allocation Ressources : Flux d informations : Capitalisation des Patrons : Réutilisation des Patrons Validation Exécution Figure 4 : La modélisation du processus d exécution d une demande d intervention 3.1. Le module Equipement Tout équipement (ou système de production) est conçu dans l objectif de rendre un service à son utilisateur. Durant son utilisation, chaque équipement évolue suivant différent modes. Nous pouvons classer ces modes en trois familles distinctes: 1. les modes de fonctionnement normaux, 2. les modes d arrêt, 3. les modes de défaillance.

13 de service Techniques Approche méthodologique pour la modélisation des processus 13 Dans la première famille sont regroupés les modes de fonctionnement normal, de marche, de préparation / reconfiguration, de vérification, de test et de clôture entreprises avant ou après que le service sera (ait été) rendu. La seconde comprend tous les modes qui conduisent à un arrêt du système pour des raisons extérieures. Les modes suivants y sont distingués : arrêt en état initial, arrêt en fin de cycle, arrêt dans un état déterminé, préparation à la remise en service après défaillance. Dans la troisième famille sont inclus tous les modes conduisant à la perte du service : arrêt du système suite à l apparition d une défaillance. On y trouve les modes suivants : arrêt d urgence entraînant l arrêt du processus de production si la défaillance engendre des risques (matériels, humains, environnementaux), marche dégradée entraînant ainsi une sous productivité, diagnostic et/ou traitement des défaillances. Fonctions Equipement Etat Défaillance du processus Normal Défaillant Défaillance de composant Figure 5 : Le module Equipement Le modèle de représentation associé au concept équipement est représenté par la figure 15 et le graphe d état (Figure 6). Les états recensés associés aux objectifs de sûreté de fonctionnement à atteindre vont faire apparaître la nécessité de mettre en place des moyens de surveillance, de contrôle ou de maintenance. Le choix entre ces différentes solutions sera également lié au type du mode de défaillance et donc au type d événements engendrés (non-fiabilité, indisponibilité, non-sécurité). A partir des modes de défaillance, l étude aboutit à la modification de la chaîne opératoire nominale (fonction opératoire Fo ). Lorsque les défaillances ou les dégradations apparaissent, des alternatives au comportement nominal sont introduites au niveau de la chaîne opératoire (Figure 6) :

14 14 CIGIMS 2012 Etat initia l Etat Normal 1 Etat Normal 2 Etat Normal 3 Etat fina l Fo 11 Fo 12 Fo 13 Etat dégradé 1 Etat Dégradé 2 Etat Dégradé 3 Etat défaillant 1 Etat défaillant 2 Etat défaillant Le module Défaillance Figure 6 : La chaîne opératoire avec défaillances Une défaillance est l altération ou la cessation de l aptitude d un ensemble à accomplir sa ou (ses) fonction(s) requise(s) avec les performances définies dans les spécifications techniques [23]. Un ensemble est défaillant si ses capacités fonctionnelles sont interrompues (panne ou arrêt volontaire par action d un système interne de protection ou une procédure manuelle équivalente). Dans le cas d une dégradation sans perte totale de la fonction, on considère qu il s agit d une défaillance si sa performance tombe en dessous d un seuil défini, lorsqu un tel seuil minimum est contenu dans les spécifications fonctionnelles du matériel. La décomposition fonctionnelle fait apparaître une arborescence de fonctions regroupées en niveaux. A chaque niveau de décomposition il est impératif d identifier les modes de défaillances associés. Le dernier niveau de décomposition matérielle donnera les causes physiques. Un avantage incontestable de la représentation fonctionnelle est de clarifier les notions de défaillance fonctionnelle, de modes de défaillance et de cause de défaillance. Une défaillance fonctionnelle concerne aussi bien une fonction de service (fonction principale, fonction contrainte) qu une fonction technique. La figure 7 explique les éléments caractéristiques d une défaillance d un équipement de production. Les causes de défaillance peuvent être de conception, de réalisation ou d exploitation. Elles correspondent à l effet mesurable physique, elles peuvent être internes ou externes au composant matériel. La cause physique de la défaillance va se répercuter fonctionnellement sur les éléments externes au composant. Les conséquences de cette cause de défaillance peuvent entraîner la dégradation ou la

15 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 15 perte de la fonction. Cette perte sera observable par ses modes de défaillance qui sont spécifiques à la fonction. Il est ainsi possible de modéliser toutes les relations de cause à effet. Les arbres fonctionnels présentent des avantages indiscutables pour faciliter la recherche des liens entre les causes et les effets de défaillances. Ces défaillances, compte tenu de leurs manifestations, de leurs effets et de leurs conséquences ont fait l objet de plusieurs classifications [24]. identifiant Equipement Défaillance Mode - Fonction - Type Cause Effet de service Techniques Défaillance du processus Défaillance du composant détection Figure 7 : Le module Défaillance 3.3. Le module Processus Le déroulement de tout processus nécessite l exécution de l ensemble des activités qui lui sont associées. Nous examinons ci-dessous les activités liées au processus de déclenchement d une intervention du type maintenance curative. Ces activités sont liées au processus de maintenance, du type autonome et/ou commandée. Contrairement aux activités de production, ce ne sont pas forcément des activités de transformation de produits mais des activités de services qui consistent à remettre en état un équipement défaillant (Figure 8) Le module Activité Les différentes activités associées au processus de maintenance sont dans leur majorité des activités de service. Nous nous limitons ici aux activités liées au processus de maintenance curative, c est-à-dire l ensemble des tâches à accomplir suite à une panne machine.

16 16 CIGIMS 2012 Ce processus est déclenché par une demande d intervention adressée par le service production au service maintenance. Dans ce cadre, nous distinguons différents types d activités qui consistent à : - Acquérir des données et des informations - Détecter la défaillance - Localiser la défaillance - Diagnostiquer la défaillance - Réaliser la correction de la défaillance - Rédiger le rapport d intervention - Informer l opérateur. Nous constatons qu il existe bien un échange d informations entre les services production et maintenance en particulier lors des activités d acquisition des données et d information de l opérateur. L efficacité de l intervention du service maintenance dépend étroitement de la qualité de cet échange. Une activité, qu'elle soit de nature processus ou opération doit par ailleurs assurer un objectif, appelé parfois tâche (Figure 11) : 3.5. Le module Opération Les activités liées aux processus de maintenance utilisent un ensemble d opérations. Le mode d exécution de ces opérations est spécifié par les gammes d exécution et les procédures associées. Ces opérations déterminent la nature des résultats obtenus. Elles peuvent être physiques ou informationnelles et nécessitent des ressources pour leur exécution (Figure 11) Le module Ressource Ce module regroupe les ressources matérielles et humaines : - Les ressources humaines sont des agents de maintenance ayant un certain niveau de qualification dans tel ou tel domaine (mécanicien, électricien, soudeur, chaudronnier, ). Chaque agent doit accomplir des missions compatibles avec ses compétences. Il peut jouer l un ou l autre des trois rôles : exécutant, initiateur ou responsable. - Les ressources matérielles sont nécessaires lors de l exécution des interventions de maintenance, de surveillance des installations ou pour la gestion des données de maintenance. Elles peuvent être physiques : outillages, appareils de mesure et de

17 Maintenance Manutention Métrologie Approche méthodologique pour la modélisation des processus 17 contrôle, équipements de manutention ou levage, équipements informatiques, pièces de rechange, produits consommables, etc. Comme elles peuvent être du type informationnel, telles que les logiciels de GMAO, l historique des interventions, les bilans, les devis, les manuels d utilisation et d entretien, les catalogues et les plans machines qui peuvent être téléchargés à partir d un site Internet ou d une base de données pour être consultés. En termes de structuration, le concept de ressource sera représenté par la Figure 8. rôle Acteur exécutant Mécanicien P 3 Rôle - mesurer - contrôler - démonter - etc. Ressource - type Identifiant - capacité - référenc e a) Ressources humaines - etc. b) Ressources matérielles Figure 8 : La Modélisation des ressources de maintenance Le méta modèle suivant (Figure 9) modélise l'ensemble des concepts et des relations inter-concepts utilisés pour modéliser le processus maintenance. A ce stade, nous serons en mesure de générer un modèle global pour chaque fonction de l entreprise. A partir de ces modèles, nous développons le méta modèle (Modèle Global Intégré) qui englobe aussi bien les activités de production que de maintenance [22].

18 Automatique Manuelle Informatisée 18 CIGIMS 2012 Equipement 1..* Concerner Défaillance - nature - désignation Subir 1..* 0..* déclenchée par - Type déclenche 1..* Processus de Maintenance 1.. * Activité - type de succession (et/ou) intervenir 1 1..* Ressource - type 1..* Objectif * Opération - type Humain e Matérielle Objectif élémentaire Objectif composite Agent - rôle * Exécutant Initiate ur Responsab le Figure 9 : Le méta modèle du processus Maintenance 4. La démarche d ingénierie des patrons A fin d améliorer la dynamique et la réactivité de ce processus, nous utilisons une technique de capitalisation du savoir-faire de l entreprise qui se déroule selon les étapes suivantes : 1) la mémorisation, le classement, la modélisation puis l archivage des différentes applications liées aux produits en vue d une réutilisation ultérieure (Figure 10) : - L étape de mémorisation a pour but de récapituler toutes les informations liées d une part, au cycle d élaboration des différents produits et de constituer ainsi une Base de Données Produit et d autre part, au cycle d exploitation des équipements afin de générer des familles de défaillances par type d équipement, - L étape de classement s appuie sur les différentes matrices de transition assurant les liens entre les modules des processus production et maintenance afin de former des classes de matrices semblables. Nous obtenons ainsi un chaînage de matrices de correspondance entre modules. La représentation graphique de ce chaînage a

19 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 19 pour but la construction d une structure hiérarchique arborescente dont la racine est formée par le module Produit ou équipement et les éléments terminaux sont représentés par les différentes Ressources de production ou de maintenance, - L étape de modélisation consiste à générer des patrons (représentations graphiques) facilement exploitables et identifiables. Ces patrons récapitulent aussi bien la démarche et les données associées à celle-ci lors du traitement des commandes que la représentation d objets physiques selon les différents points de vue liés au domaine traité. - L étape d archivage a pour but d enrichir une bibliothèque de modèles réutilisables (Patrons) en tenant compte du type de produit ou équipement modélisé et des aspects liés au domaine couverts par cette modélisation. Etape initiale Mémorisation des processus Processus de Production et/ou de Maintenance Classement par domaine Bibliothèque Patrons Modélisation Archivage Etape finale Figure 10 : Ingénierie des Patrons pour la réutilisation L ingénierie des patrons pour la réutilisation a pour but d enrichir une bibliothèque par les patrons (processus et produit) couvrant un large domaine d utilisation (Figure 20). Le contenu de cette bibliothèque sera exploité, en cas du besoin, par différents agents de l entreprise. L ingénierie des patrons par et pour la réutilisation (Figure 21) a pour but d épuiser dans la bibliothèque les patrons existants pour générer des modèles partiels ou des métamodèles plus au moins intégrés. Ainsi, suite à la phase d analyse du domaine d étude, la phase d identification de patrons a pour but de sélectionner, à partir de la bibliothèque de composants réutilisables, une famille de patrons candidats liés au domaine d étude. La phase d instanciation permet de fixer les attributs du modèle générique en respectant le cahier des charges par la génération de modèles partiels. La phase de métamodélisation utilise les modèles partiels pour construire le métamodèle intégré. Ce métamodèle peut, à son tour, être archivé dans l état : (générique, typique, particulier) ou être associé avec d autres métamodèles pour constituer une solution directement exploitable par son utilisateur (Figure 11).

20 Analyse du domaine 20 CIGIMS 2012 Etape initia le Identification de Patrons Bibliothèque Patrons Instanciation Cahier des charges utilisateur Archivage Méta modélisation Oui Nouveau Patron? Non Etape finale Figure 11 : Ingénierie des Patrons par et pour la réutilisation Conclusion Une méthodologie de description et de modélisation des processus de préparation à la fabrication et à l exécution des demandes d intervention a été présentée. Le concept Patron a été retenu pour modéliser les étapes liées à ces processus. Pour chaque fonction (production et maintenance), nous avons généré le métamodèle correspondant, ce dernier agrège les différents points de vue véhiculés par les modèles partiels (patrons). Nous avons, d une part développé une démarche d ingénierie de patrons par et pour la réutilisation, d autre part constitué une bibliothèque de patrons (modèles partiels ou métamodèles) associés au domaine analysé. La méthodologie proposée contribue à l intégration, l accélération et l automatisation de la conception des processus production et maintenance. Comme développement futur, notre choix porte sur le langage de programmation UML (Unified Modeling Language) afin de décrire, à l aide des diagrammes UML, les différents aspects des modèles proposés. Ensuite, intégrer les exigences qualité aux différentes phases des processus modélisés. Références bibliographiques [1] Le Moigne J.-L. : La modélisation des systèmes complexes, AFCET Systèmes, édition Dunod. [2] Vernadat F. (1996), Enterprise Modeling and Integration : Principles and applications. CHAPMAN & HAL.

21 Approche méthodologique pour la modélisation des processus 21 [3] Vernadat F. (1999), Techniques de Modélisation en Entreprise : Application aux Processus Opérationnels. Édition Économica. [4] Rieu D., Giraudin J.-P., Saint-marcel C. (1999), Réutilisation et patrons d ingénierie, Chapitre dans l ouvrage collectif Génie Objet analyse et conception de l évolution d objets. Edition Hermès. [5] Gzara L. (2000), Les patterns pour l ingénierie des systèmes d information produit. Thèse de Doctorat de l Institut National Polytechnique de Grenoble. Spécialité : Génie Industriel. Institut National Polytechnique de Grenoble, le 12 décembre. [6] Moran B. (1995), Statut épistémologique des modèles dans la conception des systèmes d information. Revue Ingénierie des Systèmes d Information, vol 3, n 5, pp [7] Maret P., Poullet L., Pinion J.-M. (1996), Des modèles conceptuels pour capitaliser la connaissance au sein d'une organisation, Revue ISI, volume 4, n 4, 1996, pp [8] Booch G. (1996), Object Solutions Managing the Object-Oriented Project. Menlo Park, CA: Addison Wesley Publishing Company, Inc. [9] Muller P.-A. (1997), Modélisation objet avec UML, Edition Eyrolles. [10] Vernadat F. (2001), UEML: Towards a unified enterprise modelling language. 3 ème Conférence Francophone de Modélisation et Simulation Conception, Analyse et Gestion des Systèmes Industriels. Volume 1 : pages MOSIM 01 du 25 au 27 avril, Troyes. [11] Goossenaerts J., Gruninger M., Nell J-G., Petit M. (editor), and Vernadat F. (1997) : Formal Semantics of Enterprise Models; Workshop on Enterprise Integration Principles and Fundamentals. International Conference on Enterprise Integration and Modeling Technology (ICEIMT'97), Workshop 4, Brussels, Belgium: June-16/18 ; ( ltr.htm) [12] Duong P.Q. (2000), Spécification d'une démarche de développement à base de patterns, Mémoire de fin d'études de l'institut de la Francophonie pour l'informatique, Vietnam - Laboratoire LSR/INPG, France. Septembre. [13] Alexander C. (1977), Ishikawa S. et al., A Pattern Language, Oxford University Press, new York, NY. [14] Portland, (2000), About the Portland Form; (

22 22 CIGIMS 2012 [15] Fowler M. (1997), Analysis Patterns - reusable Object Models, Addison- Wesley, Reading MA. [16] Coad P. (1992), Object-Oriented Patterns, Communications of the ACM, Vol. 35, N 9, September. [17] Gamma E., Helm R., Johnson R., Vlissides J. (1995), Design Patterns, Elements of reusable Object-Oriented Software, Addison-Wesley Publishing Company. [18] Ambler S.W. (1998), Process Patterns : building Large Scale Systems using Object Technology, SIGS Books, Cambridge University Press, december. [19] Coplien J.-O. (1992), Advanced C++ Programming Styles and Idioms, Addison-Wesley. [20] Ndiaye D. (2000), Apport des technologies orientées objet dans l étude et la mise en place d un référentiel de conception pour les systèmes automatisés de production. Thèse de Doctorat de l Université de Lille 1. Université des Sciences et Technologies de Lille, septembre. [21] Talbi A., Hammouche A., Tahon C. (2000), Towards Automation of integration Steps of Manufacturing Functions based on Group Technology. The 4 th International Conference on Engineering Design and Automation (EDA 2000) Orlando, Florida, USA, July 30 - August 2. [22] Talbi A.,(2011), Intégration des fonctions de l entreprise Application aux fonctions production et maintenance. Editions universitaires européennes. ISBN: [23] Zwingelstein G. (1996), La maintenance basée sur la fiabilité, guide pratique d application de la RCM. Edition Hermès. [24] Afnor, (1988), Fiabilité, maintenabilité, disponibilité, recueil de normes françaises, Afnor-UTE, 1988.