SYSTÈME INTÉGRÉ POUR LA MODÉLISATION, L ÉCHANGE ET LE PARTAGE DES DONNÉES DE PRODUITS

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1 N Ordre : 02 ISAL 0052 Année 2002 THÈSE présentée devant L INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUÉES DE LYON pour obtenir LE GRADE DE DOCTEUR FORMATION DOCTORALE : INFORMATIQUE ECOLE DOCTORALE : INFORMATIQUE ET INFORMATION POUR LA SOCIETE PAR Imad EL KHALKHALI SYSTÈME INTÉGRÉ POUR LA MODÉLISATION, L ÉCHANGE ET LE PARTAGE DES DONNÉES DE PRODUITS Soutenue le 8 Octobre 2002 devant la Commission d Examen Jury : MM. M. MARTINEZ, Co-Directeur de thèse J. FAVREL, Directeur de thèse P. GHODOUS, LIGIM Lyon, Co-Directeur de thèse D. NOYES, ENIT Tarbes, Rapporteur C. CAUVET, IUP Aix-Marseille, Rapporteur A. BOULMAKOUL, FSTM Mohammedia, Examinateur Cette thèse a été préparée au laboratoire de Productique et Informatique des Systèmes Manufacturiers (PRISMa) de l INSA de Lyon.

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3 SOMMAIRE INTRODUCTION GÉNÉRALE ÈRE PARTIE : ETAT DE L'ART ET APPROCHE PROPOSÉE CHAPITRE 1 : L'ENTREPRISE MANUFACTURIERE : ENVIRONNEMENT ET NOUVELLES FORMES D'ORGANISATION 1. INTRODUCTION LES FORCES DE L ENVIRONNEMENT EXIGENCES ACCRUES DES CONSOMMATEURS GLOBALISATION DES MARCHÉS CONCURRENCE AXÉE SUR LA PRODUCTIVITÉ ET LA QUALITÉ ACCÉLÉRATION DU DÉVELOPPEMENT ET DE LA DIFFUSION DE LA TECHNOLOGIE LES PRATIQUES ÉMERGENTES L ENTREPRISE VIRTUELLE Caractéristiques fondamentales Types de L Entreprise Virtuelle L INGÉNIERIE SIMULTANÉE L approche linéaire et son abandon L approche simultanée Outils informatiques de mise en œuvre CONCLUSION... 25

4 CHAPITRE 2 : MODÉLISATION, ÉCHANGE ET PARTAGE DE DONNÉES DE PRODUIT : LA TECHNOLOGIE STEP 1. INTRODUCTION ECHANGE, PARTAGE ET INTÉGRATION DE DONNÉES LES DIFFÉRENTS ASPECTS DE LA TECHNOLOGIE STEP MÉTHODES DE DESCRIPTION DE L INFORMATION : LE LANGAGE EXPRESS Origine Les fondements du langage EXPRESS La notation graphique EXPRESS-G Intérêt d EXPRESS MÉTHODES DE MISE EN ŒUVRE Représentation des instances sous forme de fichier neutre L interface SDAI Génération d applications à partir d un modèle EXPRESS LES MODÈLE DE DONNÉES STEP Les ressources intégrées Les Ressources Intégrées Génériques Les Ressources Intégrées d Application Les protocoles d application STEP Les constructions interprétées applicatives LES TESTS DE CONFORMITÉ CONCLUSION CHAPITRE 3 : PRÉCISION ET APPROCHE DE LA PROBLÉMATIQUE 1. INTRODUCTION PRÉCISION DE LA PROBLÉMATIQUE MODÈLES ET APPROCHES POUR LA CONCEPTION ET LA FABRICATION INTÉGRÉES LES MODÉLISATIONS PRODUIT-PROCESSUS La théorie des Domaines Le Modèle Intégré de Définition de Système Mécanique (MIDSYM) Le modèle par couche Le modèle FBS Le modèle produit de MOKA Modèle pour la capitalisation et la réutilisation des connaissances APPROCHES POUR LA MODÉLISATION MULTI-POINTS DE VUE DES PRODUITS Approche à modèle unique Approche multi-modèles Avantages et inconvénients des deux approches VERS UNE APPROCHE GLOBALE CONCLUSION EME PARTIE : METHODOLOGIE ET MISE EN OEUVRE INFORMATIQUE

5 CHAPITRE 4 : MÉTHODOLOGIE POUR LA MODÉLISATION INTÉGRÉE PRODUIT-PROCESSUS 1. INTRODUCTION ELÉMENTS DE CONSTRUCTION DE LA MÉTHODOLOGIE DESCRIPTION DES MODÈLES MODÈLE DE PRODUIT Modèle de Besoin Modèle Fonctionnel Modèle Comportement Modèle de Structure MODÈLE DE PROCESSUS Types de processus en entreprise Définition du concept de Processus Les composants du processus L activité Les entrants / sortants d un processus Les Ressources L état Synthèse COUPLAGE ENTRE LE MODÈLE DE PRODUIT ET PROCESSUS EXEMPLE DE DÉVELOPPEMENT D UN CONNECTEUR ÉLECTRIQUE CONSTITUTION DU GROUPE DE PROJET INSTANCIATION DU MODÈLE DE BESOIN INSTANCIATION DU MODÈLE FONCTIONNEL INSTANCIATION DU MODÈLE DE COMPORTEMENT INSTANCIATION DU MODÈLE DE STRUCTURE INSTANCIATION DU MODÈLE DE PROCESUS CONCLUSION CHAPITRE 5 : INFRASTRUCTURE POUR LA MODÉLISATION, L ÉCHANGE ET LE PARTAGE DES DONNÉES DE PRODUIT 1. INTRODUCTION NÉCESSITÉ D UNE INFRASTRUCTURE BESOINS ORGANISATIONNELS BESOINS TECHNOLOGIQUES Plate-forme de communication Gestion de stockage et partage de données Solution pour l interopérabilité des modèles CHOIX D UNE ARCHITECTURE ARCHITECTURE À 2 NIVEAUX : CLIENT LOURD-SERVEUR ARCHITECTURE À 3 NIVEAUX : CLIENT LÉGER- SERVEUR WEB- SERVEUR DE DONNÉES COMPARAISON DES DEUX TYPES D ARCHITECTURE ARCHITECTURE DE L INFRASTRUCTURE PROPOSÉE EXPRESS-G MODELER Le Langage JAVA Fonctionnement Fonctionnalités INTERFACE D ACCÈS AUX DONNÉES DE PRODUIT Le langage PHP Fonctionnement Fonctionnalités SCÉNARIO DE DÉMONSTRATION RECHERCHE DE PARTENAIRES SOUMISSION ET NÉGOCIATION RÉALISATION DU PROJET CONCLUSION CONCLUSION GÉNÉRALE BIBLIOGRAPHIE

6 LISTE DES FIGURES Figure Illustration schématique d'une Entreprise Virtuelle...15 Figure Gain de temps apporté par la démarche simu ltanée...20 Figure Principales fonction couvertes par un ERP...24 Figure Structure de la norme STEP...32 Figure Un exemp le de hiérarchie de classes EXPRESS...34 Figure Un modèle de données contraint...35 Figure 2.4 -Représentations en EXPRESS-G d un modèle de données [SAR99]...37 Figure Exemp le d un fich ier physique...39 Figure Cycle de développement d un AP...43 Figure Quelques Protocoles d Application...45 Figure Pluridisciplinarité de la conception de produit...54 Figure Le chromosome [AND91]...56 Figure Le méta modèle Produit de MOKA [MOK99]...59 Figure Modèle de processus proposé par harani [HAR97]...61 Figure Représentation de l approche à modèle unique...62 Figure Représentation de l approche multi-modèles...63 Figure Etapes de construction des modèles liés aux points de vue...69 Figure Représentation des définitions de Besoin, Fonction, Comportement et Structure...70 Figure 4.3 Modèle de Produit...71 Figure Modèle de Besoin exprimé en EXPRESS-G...73 Figure Représentation du Modèle Fonctionnel en utilisant le langage EXPRESS-G...76 Figure Modèle de Comportement représenté par le langage EXPRESS_G Figure Modèle de structure exprimé en EXPRESS-G...79 Figure Structure hiérarchique d un Produit assemblé...82 Figure Modèle d Assemblage exprimé en EXPRESS-G...83 Figure Modèle de Processus exprimé en EXPRESS-G...91 Figure 4.11 Couplage entre le modèle de Produit et de Processus...93 Figure 4.12 Instanciation du Modèle de Besoin par deux points de vue différents...95 Figure 4.13 Instanciation du Modèle Fonctionnel et son lien avec le modèle de Besoin...96 Figure 4.14 Instanciation du modèle de Comportement et son lien avec le modèle Fonctionnel...97 Figure 4.15 Instanciation du modèle de Structure et son lien avec le modèle de Comportement...98 Figure 4.16 Instanciation du modèle d assemblage...99 Figure Vue générique sur les instances et liaisons entre modèles Figure 4.18 Instanciation du modèle de Processus (Séquence d assemblage)...102

7 Figure Modules de l Infrastructure Support à l Entreprise Virtuelle Figure Architecture Client-Serveur à 2 Niveaux Figure Architecture Client-Serveur à 3 Niveaux Figure Architecture de l infrastructure support à l Entreprise Virtuelle Figure Schéma de fonctionnement d EGM Figure L interface Graphique EGM Figure Insertion d objets EXPRESS-G Figure L Editeur EXPRESS Figure Exemple simple d un script PHP Figure Schéma de fonctionnement d une requête de IADP Figure Accès sécurisé à l IADP Figure Upload d un fichier Figure Download d un fichier Figure Visualisation en ligne Figure Accès au dossier d Appel d Offres par le partenaire Figure Résultat de recherche d un document d appel d offre Figure Illustration schématique de l entreprise Virtuelle considérée Figure Scénario de fabrication de portes entre partenaires...138

8 LISTE DES TABLEAUX Tableau Définition partielle d un paramètre d un moteur électrique...74 Tableau Démarche de constitution du groupe de projet de développement du connecteur...94 Tableau 5.1 Modules et solutions technologiques de l Infrastructure Tableau Types de fichiers supportés par IADP Tableau Résumé des fonctionnalités de IADP...134

9 Introduction Générale 1 Introduction Générale Environnement économique turbulent, instable et incertain et de plus en plus compétitif, globalisation et fragmentation des marchés, réduction du cycle de vie des produits, extraordinaire prolifération de nouveaux produits, accroissement des exigences des clients pour obtenir des produits sur mesure et des services de qualité au moindre coût, des innovations technologiques qui jaillissent et se diffusent à un rythme époustouflant, la valeur des produits dépend de plus en plus des services et des informations qui leur sont associés, voilà une énumération non exhaustive des problèmes auxquels les entreprises manufacturières sont confrontées. Les entreprises traditionnelles qui fonctionnent avec une administration centralisée et une structure trop hiérarchisée, ne sont pas adaptées à un environnement qui évolue rapidement et de manière imprévisible. Pour répondre très vite aux besoins des clients, une grande flexibilité et une grande capacité d'innovation est nécessaire. Ceci est d'autant plus vrai que les clients ne se satisfont plus de solutions standards, mais demandent de plus en plus des solutions adaptées à leurs besoins spécifiques.

10 Introduction Générale 2 Les entreprises doivent à la fois s'organiser et fonctionner différemment, pour cela elles doivent apprendre à mieux tirer avantage des nouvelles formes d organisation telles que : L Entreprise Virtuelle et l Ingénierie Simultanée. L Entreprise Virtuelle est une nouvelle forme d organisation en réseau dans laquelle un ensemble d entreprises juridiquement indépendantes, unissent leurs ressources et leurs compétences afin de réaliser en commun un projet en recourant aux Nouvelles Technologies de l Information et de Communications (NTIC). L Ingénierie Simultanée traduit une nouvelle méthode de développement collaboratif et intégré de produit qui consiste à réaliser les tâches de conception et de fabrication, en remplaçant la structure séquentielle linéaire par un travail de ces fonctions en parallèle. On intègre alors les phases d étude des moyens de fabrication dès la conception du produit, ce qui permet de compresser les délais de manière significative. Le problème crucial qui se pose alors est de communiquer entre les différents acteurs afin de synchroniser leurs efforts pour parvenir à l aboutissement d un ou de plusieurs projets communs. Cette volonté se heurte au fait que chaque acteur utilise des données spécifiques à son métier et à son expérience. L échange et le partage de ces données créent des problèmes considérables au niveau de la capitalisation des connaissances entre les différents partenaires. C est dans ce contexte que le projet STEP a été introduit. L objectif de STEP est de définir une représentation non ambiguë des données de produit tout au long de son cycle de vie, interprétable par tout système informatique, en vue d un échange facile et fiable entre les différents intervenants. Pour cela, STEP propose des langages, des modèles de données ainsi qu une méthodologie pour développer ces modèles de données. Or, Il est vite apparu que la prise en compte des points de vue des acteurs intervenant dans un projet est indispensable pour une modélisation complète et efficace de produits. En effet les acteurs travaillant simultanément au projet sont nombreux et de spécialités très différentes (Client, Commercial, Concepteurs, Fabricant, etc.). Les points de vue qu ils portent sur le produit sont également très différents. Malheureusement, les modèles STEP ne permettent pas aux acteurs participant au développement du produit d exprimer leurs points de vue, alors que la notion de point de vue

11 Introduction Générale 3 est fondamentale pour une conception collaborative et intégrée. Signalons également que les modèles de STEP sont statiques et ne fournissent qu une représentation partielle du produit, ils n assurent que la structure et la géométrie et le lien avec la fabrication reste incomplet. Il s agit aussi du manque de modèles d expression des besoins suffisamment compréhensibles pour assurer une communication efficace et non ambiguë entre les acteurs concernés, et qui ne fait pas ralentir le développement des produits à cause des multiples itérations nécessaires pour préciser les besoins et valider les spécifications. Des travaux d extensions des modèles de STEP existent mais présentent comme inconvénient de n être guidés par aucune méthodologie au niveau de la structuration des informations contenues dans les modèles ce qui provoque des erreurs de sémantique importantes. La même remarque peut être également faite sur la construction des modèles initiaux eux-mêmes. A toutes ces constatations se rajoute un problème lié aux outils informatiques support à la capitalisation des connaissances et d informations entre les membres d une Entreprise Virtuelle. En effet, le système d information actuel de l Entreprise Virtuelle se préoccupe encore peu de la capitalisation des connaissances entre les partenaires impliqués dans un projet. Les informations sont essentiellement véhiculées par téléphone ou messagerie électronique, ce qui ne facilite pas l accès rapide à l information pertinente et à jour. Se pose également le problème de mise à jour des documents suite à des modifications et engendre des problèmes de prise en compte de ces modifications par les acteurs concernés. A tous ces problèmes se rajoute le manque d outils d aide à la modélisation STEP. Il est donc nécessaire de définir une infrastructure support à l Entreprise Virtuelle, ou les informations puissent être modélisées, stockées, partagées, centralisées, analysées et mises à jour. C est sur ces hypothèses que se base la définition de notre problématique et le travail réalisé. Ainsi le travail de thèse présenté dans ce mémoire a pour objectif de mettre en place un cadre méthodologique pour enrichir les modèles de STEP et de mettre en place une infrastructure informatique pour le stockage et le partage des informations entre les membres de l Entreprise Virtuelle.

12 Introduction Générale 4 Ce manuscrit est constitué de deux parties : La première partie est constituée de trois chapitres : le chapitre 1 définit le contexte économique et organisationnel dans lequel se situe ce travail de thèse. Il présente l évolution des marchés et de l environnement, ainsi que les profondes transformations que ces évolutions impliquent pour l organisation des entreprises, avec les concepts d Entreprise Virtuelle et d Ingénierie Simultanée. Le chapitre 2 traite les problèmes de communication de données entre les différents partenaires. Il présente les travaux effectués dans le domaine de l échange, partage et l intégration de données. Il conduit à formuler les difficultés rencontrées dans le développement collaboratif de produit. Un accent particulier est mis sur la norme STEP. Ceci permet de préciser dans le chapitre 3, la problématique de notre travail de thèse et d éclaircir le cahier des charges du travail proposé. Une étude des approches susceptibles de réaliser le cahier des charges ainsi posé permet par ailleurs de déterminer les éléments clés sur lesquels se base le cadre méthodologique proposé. Il introduit les deux autres chapitres du manuscrit, relatifs à nos contributions. La deuxième partie du manuscrit décrit notre apport personnel. Elle est constituée de deux chapitres : le chapitre 4 présente la méthodologie proposée pour la représentation des points de vue des acteurs de la conception et de la fabrication. Cette méthodologie est développée selon deux axes : l axe Produit et l axe Processus, regroupant respectivement les informations et points de vue métier sur le produit ainsi que son processus de fabrication. Le chapitre 5 présente l infrastructure informatique support à la méthodologie proposée. Nous terminerons ce mémoire avec une conclusion qui reprend les grandes lignes de cette étude et la contribution de l approche proposée. Elle montre également les diverses prolongations possibles de ce travail.

13 Première Partie Etat de l Art et Approche proposée

14 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 5 Chapitre 1 L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 1. Introduction Pour répondre aux forces de l environnement et aux défis qui en découlent pour les organisations, une grande flexibilité et une grande capacité d innovations sont nécessaire, ce qui les amène à remettre en question certains processus et modes de fonctionnement. Elles ont ainsi de plus en plus recours à certaines pratiques exemplaires (Best Practises), nous pouvons en citer deux, ce sont : L Entreprise Virtuelle et l Ingénierie Simultanée. Dans ce premier chapitre, nous allons dans un premier temps analyser l évolution des marchés et de l environnement. Nous pourrons alors dans un second temps, présenter les nouvelles formes d organisation de l entreprise à savoir l Entreprise Virtuelle et l Ingénierie Simultanée. Enfin, nous présenterons quelques outils informatiques de leur mise en œuvre.

15 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 6 2. Les forces de l environnement A l origine de la transformation des organisations, il y a des forces qui affectent toutes les entreprises, où qu'elles soient dans le monde et quel que soit le secteur où elles se trouvent. Peu importe ce que font les individus, les entreprises et les gouvernements, ces forces changent l environnement dans lequel évoluent et devront évoluer les entreprises au cours des prochaines décennies. Elles sont à l origine de la complexité croissante des choix stratégique s offrant aux entreprises. Ces dernières doivent alors s efforcer de trouver des réponses adaptées aux besoins spécifiques de chaque client. Nous avons regroupé ces forces sous les quatre thèmes suivants : exigences accrues des consommateurs, globalisation des marchés, concurrence accrue axée sur la productivité et la qualité, accélération du développement et de la diffusion de la technologie. 2.1 Exigences accrues des consommateurs Les consommateurs, plus éduqués et mieux renseignés, ont à leur disposition plusieurs moyens pour comparer la qualité des produits qui leur sont offerts. La compétition entre les entreprises les amène à offrir des solutions de plus en plus intéressantes pour les utilisateurs. Une vaste enquête américaine sur les enjeux dans le secteur manufacturier, The Next Generation Manufacturing Project NGM 1 [NGM97], a défini ainsi les exigences accrues des consommateurs : recherche d une satisfaction globale procurée par le produit, délais de livraison plus courts, coût le plus bas possible, plus grande qualité, 1 Ce projet a été coordonné par l Agility Forum, les Leaders for Manufacturing du MIT et le Technologies Enabling Manufacturing Program. Il a pu compter sur les efforts de plus de 500 gestionnaires et spécialistes d une centaine de compagnies et de plusieurs centres de recherche et universités.

16 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 7 plus grande variété de produits, produits faits sur mesure pour des besoins spécifiques. La capacité de satisfaire le consommateur devient l enjeu principal de la concurrence, plutôt que la maîtrise de la technologie. Celle-ci doit être subordonnée à la première. On passe d une économie «poussée par la technologie» à une économie «tirée par le consommateur». Les consommateurs doivent alors être intégrés à la chaîne d approvisionnement qui part des matières premières et qui remonte jusqu à eux. Les entreprises doivent donc développer leur capacité de répondre rapidement aux besoins des consommateurs. Selon le NGM, on peut opposer les changements dans cette capacité de répondre aux exigences des consommateurs selon les cinq dimensions suivantes : Maintenant Solutions ponctuelles Livrer ce qui est commandé Rencontrer les exigences actuelles Revenu découlant d une transaction Satisfaction des clients Prochaine génération Solutions intégrées Livrer ce qui est nécessaire Anticiper des exigences qui évoluent Revenu sur tout un cycle de vie Satisfaction de tous les intéressés Un fabricant ne doit donc plus uniquement vendre un produit, mais il doit satisfaire les besoins des consommateurs. Pour vraiment anticiper l évolution de ces besoins, le fabricant doit établir une relation suivie, un partenariat avec ses clients. Le recours aux prévisions de vente doit être remplacé par une interaction et une planification continues. Cette vision change évidemment la façon de concevoir les produits dans l avenir, mais également les méthodes de production et les organisations. En contrepartie de l implication des clients dans ces processus, l entreprise espère créer une plus grande fidélité de la part de ses clients. L objectif est alors de permettre une plus grande connivence entre les clients, les propriétaires, les employés de l entreprise, de même qu avec leur milieu.

17 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 8 Dans un rapport sur l évolution des secteurs manufacturiers, Deloite & Touche [DEL98] explique l évolution actuelle de passage à l ère du consommateur virtuel, qui suit l ère de l assemblage de masse, qui a dominé jusqu aux années 70, et l ère de la qualité, des années 80. Les consommateurs autour du monde décident quoi, quand, où et comment ils vont acheter et consommer les produits et services. Ils peuvent s informer dans le cyberspace 2, mais en plus, ils commencent de plus en plus à exercer leur pouvoir en utilisant ces nouveaux moyens. De plus, leurs exigences non seulement n ont pas fini de croître mais elles deviendront de plus en plus difficiles à prévoir. Tout cela implique évidemment la nécessité absolue de mieux coordonner les ventes et le marketing avec la production. Cela suppose que les entreprises devront établir un partenariat avec leurs clients au niveau de la R&D, du marketing et de la fabrication. Il s agit là de la seule façon d évoluer avec son marché et de ne pas être pris au dépourvu par son évolution. Les entreprises doivent donc devenir des organisations centrées sur les clients ( customer-centric organization) Globalisation des marchés Malgré le caractère distinct de marchés régionaux, on assiste à la globalisation des marchés. Cette mondialisation, on peut la situer à cinq niveaux. Il y a d abord une mondialisation commerciale qui fait en sorte que les produits et services peuvent circuler de plus en plus librement entre les pays, sans tarifs douaniers ou autres mesures non-tarifaire. Il y a ensuite une mondialisation de la production telle que la fabrication peut utiliser des sous-ensembles et des composants provenant de n importe quel endroit dans le monde. Des barrières géographiquement qui limitent ces déplacements demeurent, mais les possibilités d approvisionnement sont examinées à une échelle planétaire. Par ailleurs, la possibilité de délocalisation pour profiter de conditions plus intéressantes fait partie des réflexions stratégiques des grands groupes industriels et de la distribution. Au troisième niveau on retrouve une mondialisation technologique qui se manifeste par une diffusion instantanée de la technologie dans tous les pays, du moins dans ceux qui sont capables d absorber les nouvelles technologies et qui possèdent une infrastructure de base 2 Cyberspace : Mot inventé par William Gibson (en 1984) pour désigner l'univers virtuel, régi par les nouvelles technologies, qui s'étend au-delà de l'ordinateur, dans les réseaux de communication (Internet). 3 Organisation plaçant le client au cœur de ces préoccupations.

18 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 9 minimale. Le nombre de pays possédant ces caractéristiques est en fait en perpétuelle croissance et le nombre de concurrents potentiels n a cessé d augmenter au cours des dernières années. Il y a ensuite une mondialisation financière, comme on peut le constater avec les nombreuses prises de contrôle et participations croisées dans plusieurs secteurs. Les mégafusions et les grandes alliances ce doublent en effet souvent de mouvements de capitaux internationaux importants. Il y a finalement une mondialisation de la consommation qui fait en sorte que les modèles de consommation deviennent de plus en plus planétaires. On le constate dans le monde de l automobile avec la convergence des modèles sur les différents marché régionaux vers la voiture mondiale (world car), alors qu auparavant chacun de ces marchés avait ses propres modèles. Le rapport du NGM fait une comparaison entre la façon de répondre à cette globalisation du marché et la façon dont devront fonctionner les entreprises de la prochaine génération. Maintenant Marketing international R&D dans le pays d origine Part de marché par pays Firme étrangère avec des investissements étrangers Prochaine génération Ensemble des opérations mondialisées R&D dispersée Part du marché mondial Perçue comme une firme locale dans chaque marché Plusieurs compagnies ont des opérations internationales depuis longtemps, mais il s agit maintenant de devenir une véritable compagnie mondiale qui prend des décisions en fonction de sa part de marché pour l ensemble de la planète. En même temps, elle doit bien comprendre chacun des marchés locaux de façon à rester le plus près possible de ceux-ci. Mais, il ne faut pas non plus se limiter aux aspects ventes et développement de nouveaux marchés. L étude de Deloite & Touche [DEL98] fait ressortir que les grandes compagnies manufacturières américaines ont développé de grandes capacités pour vendre et distribuer leurs produits sur les marchés internationaux, mais qu elles ont beaucoup plus de faiblesses en ce qui concerne la mondialisation de leurs activités de R&D et de production.

19 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation Concurrence axée sur la productivité et la qualité La production de masse a atteint son zenith dans les années 50 et 60, pour décliner par la suite. Face à ce déclin, qui se traduisait par une érosion de leur part de marché, les grandes entreprises, en particulier aux Etats-Unis, ont réagi énergiquement avec une variété d approches. Dans les années 70 et 80, ces firmes ont développé des programmes d amélioration des conditions de vie au travail, des systèmes de planification des ressources et de la production (MRPI et II), des approches qui permettaient d éliminer les coûts directs de main d œuvre par le biais de l automatisation. Ces projets étaient surtout orientés pour répondre à la compétition. Toutefois les succès n ont pas toujours été à la hauteur, ce qui a amené certaines d entre elles à prendre conscience que leurs difficultés pouvaient être attribuées à leur inhabilité à se libérer de paradigmes non adaptés au nouvel environnement, en particulier celui de la production de masse. La clé de la réussite est désormais d emprunter la voie de la flexibilité et de l agilité d où l émergence de nouveaux paradigmes de production telles que la production au plus juste (lean production), l amélioration kaizen 4, la réingénierie des processus 5 d affaires et la gestion de la qualité totale, et plus récemment, la production flexible, la personnalisation de masse, la production agile. Parallèlement, le concept de qualité totale s est également imposé et il est devenu une norme incontournable. Pendant très longtemps, les entreprises se sont attachées à produire des produits de qualité, aujourd hui, cela ne suffit plus et les entreprises performantes construisent leur compétitivité sur le concept de la qualité totale qui va de l accueil du client, à la responsabilisation de tous les employés et à la conception de produits de qualité. C est donc une véritable philosophie, une nouvelle démarche qui suppose un changement de culture dans les organisations. La recherche de la qualité totale est une démarche à petits pas d amélioration permanente à tous les niveaux de l organisation et dans tous les domaines. Depuis les travaux du Womack sur la production au plus juste (lean production) [WOM90], plusieurs firmes sont devenues en fait conscientes du fait que sans gestion de la qualité totale, elles sont dans l incapacité de rattraper la compétition internationale croissante. Le succès 4 méthode de management, d'origine japonaise, impliquant tous les acteurs de l'entreprise dans une recherche quotidienne d'efficacité. 5 Traduction de :Business Process Reengineering.

20 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 11 d une firme dépend maintenant de sa capacité d offrir des produits ou des services de qualité qui seront perçues comme les «meilleurs» aux yeux des consommateurs. Ce «meilleur» ne réfère pas à la qualité globale dans le sens moderne du mot, mais dépend des exigences et des perceptions des consommateurs. En réalité cela inclut l utilité du produit, la sécurité qu il offre, la satisfaction que procure un fonctionnement sûr, durable, facile à réparer, sans oublier la valeur esthétique, le prestige et le statut que le produit procure. La gestion de la qualité totale est aussi une philosophie que la haute direction doit adopter et afficher avec conviction. La qualité totale n est à cet égard possible à réaliser que si chaque employé fournit l effort de contribuer à la qualité totale de la firme. Cette façon de voir s est inspirée de l approche japonaise du Kaizen. Ainsi, d après Toyota [TOY98], le Kaizen fournit le dynamisme nécessaire à l amélioration continue, la motivation pour les individus d investir dans la conception et la gestion de leur propre travail et concourt à maximiser la productivité dans chaque site de travail. Les activités kaizen incluent des mesures pour l amélioration de l équipement, aussi bien que pour l amélioration des procédures de travail. Toujours, concernant l approche japonaise kaizen, Masaaki [MAS89] ajoute que l amélioration de la qualité et de la productivité qui se fait dans le cadre du kaizen mène à des réductions de coût, ce qui ne présente pas une contradiction. Les résultats de l étude du Womack [WOM96] démontrent que la réalisation simultanée de ces objectifs (qualité/productivité) est un facteur clé de succès dans l industrie automobile et dans d autres secteurs. Il apparaît donc clairement que les entreprises, dans le cadre des exigences de leur environnement et pour répondre efficacement aux désirs des consommateurs, doivent maîtriser leur gestion de la qualité totale, tout en assurant à leurs clients la garantie et l assurance d une amélioration continue à ce niveau. Il s agit d une exigence de base à laquelle tous sont confrontés. 2.4 Accélération du développement et de la diffusion de la technologie les nouvelles technologies de l information et de la communication ont amené une véritable explosion de l information disponible. Les infrastructures en place permettent de connaître ce qui se passe partout sur la planète, via l Internet en particulier, en même temps qu elles

21 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 12 permettent aux entreprises de communiquer avec leurs fournisseurs, leurs partenaires et leurs clients via des Extranets 6. Cette explosion de l information disponible amène un déplacement des avantages concurrentiels qui se situent de moins au moins au niveau de la possession de cette information, mais de plus en plus au niveau de la capacité de traiter cette information et de prendre des actions stratégiques à partir de celle-ci. L abondance de l information disponible est certainement un stimulant au développement des connaissances et à l innovation, tant au niveau des produits et services qu au niveau des processus et des organisations. Contrairement à ce que l on observait il y a quelques années à peine, la technologie est maintenant disponible en grande quantité et à un prix de plus en plus abordable. Si on veut parler de pénurie, c est plutôt du côté des techniciens spécialisés qu il faudrait regarder, à cause justement de l abondance des innovations technologiques qui rendent de plus en plus difficile la mise à niveau des ressources humaines dans l entreprise. Le rapport NGM parle d ailleurs d un rythme d obsolescence des connaissances de l ordre de 20% par année. Du fait que les développements de la technologie deviennent de plus en plus universellement disponibles, l avantage concurrentiel d une entreprise ne peut donc plus reposer uniquement sur sa supériorité technologique. Cette accessibilité représente une opportunité, celle de trouver des partenaires ayant des compétences complémentaires à celle de l entreprise, à n importe quel endroit dans le monde. Par contre, la possibilité que l avance technologique de l entreprise soit remise en question rapidement amène le risque que certains investissements ne puissent être rentabilisés avant leur mise au rancart. On peut appliquer le même raisonnement au niveau des travailleurs spécialisés, dont les connaissances ont une durée de vie de plus en plus courte. 6 Réseau de télécommunication et de téléinformatique constitué d'un intranet étendu pour permettre la communication avec certains organismes extérieurs, par exemple des clients ou des fournisseurs.

22 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation Les pratiques émergentes L ensemble des forces en action dans l environnement impliquent de nouvelles exigences pour les entreprises. Le NGM identifie six attributs des entreprises manufacturières de l avenir dans son rapport : capacité de répondre au consommateur, capacité de réponse des équipements et des usines, capacité de réponse des ressources humaines, capacité de répondre au marché global, le travail en équipe est la première des compétences, développement d une culture et de pratiques permettant de répondre et d anticiper les changements. En fonction de ces défis que nous venons d énumérer, certaines pratiques exemplaires 7 se sont développées afin de leur répondre. Nous pouvons en citer deux, ce sont : L Entreprise Virtuelle et l Ingénierie Simultanée. 3.1 L Entreprise Virtuelle Caractéristiques fondamentales Pour Probst [PRO96], l Entreprise Virtuelle est un réseau, plus au moins temporaire, d entreprises juridiquement indépendantes ou de personnes qui unissent leurs moyens, leurs compétences et autres ressources, afin de réaliser en commun un projet pouvant dépasser les capacités de chaque unité considérée séparément. L Entreprise Virtuelle cherche à exploiter des opportunités volatiles, à accéder à de nouveaux marchés et à partager les coûts et les risques, ceci sans superstructure organisationnelle importante, en recourant aux nouvelles possibilités des technologies de l information et de la communication. Perlo et Hills [PER98] ajoutent que l entreprise virtuelle se caractérise par des équipes qui ne sont pas seulement 7 Connu sous le vocable de Best Practises.

23 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 14 multisites et éparpillés dans les différentes parties du globe, mais qui sont aussi multilingues, multiculturelles, multifonctions, et multimétiers. Le concept d'entreprise Virtuelle, dans le sens d'alliances stratégiques, n'est pas nouveau. Des structures basées sur des alliances stratégiques ou opportunistes, existent depuis longtemps dans des secteurs tels que l'horlogerie et la construction [MAI90]. Toutefois, ce n'est que récemment, depuis l'intégration des technologies de l'information et de communication, que des compagnies indépendantes peuvent former de véritables entreprises virtuelles exploitant les meilleures compétences disponibles dans le monde. Une telle organisation implique des relations de confiance et une compréhension mutuelle de la manière de traiter les affaires. En effet, il est hors de question de pouvoir conclure des contrats couvrant tous les problèmes imaginables. De plus, la réussite du projet nécessite souvent de partager sans restriction des informations confidentielles. Comme le soulignent Chesbourgh et Teece [CHE96], plus le projet commun est complexe, plus il est nécessaire qu'une des unités joue un rôle pivot d'intégrateur et de coordinateur. Une entreprise virtuelle internationale étant constituée d'entreprises indépendantes, un des défis à relever est de faire collaborer des personnes de cultures différentes (nationalité, milieu professionnel, langue, etc.) qui travaillent dans des sites géographiquement dispersés, selon des procédures différentes, à l'aide de supports informatiques hétérogènes (type de réseau, de système d'exploitation, bases de données, applicatifs). L'émergence d'entreprises virtuelles ne va pas seulement changer la manière de traiter les affaires, mais elle va profondément modifier la structure des entreprises participantes. En se liant dans une entreprise virtuelle, chaque unité peut se concentrer sur ce qui constitue ses compétences spécifiques. Cette concentration sur les "core competences" comme illustré dans la figure 1.1 est aujourd'hui considérée comme une nécessité.

24 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 15 CORE COMPETENCES : Ai, Bi, Ci, Di, Ei,... A1 B1 C1 D1 E1 PROCESSUS DE SERVICE DE L'ENTREPRISE i A2 B2 C2 D2 E2 B1 C3 C1 D2 A4 B1 C3 D4 E2 ENTREPRISE VIRTUELLE A4 E2 D4 A3 B3 C3 D3 E3 A4 B4 C4 D4 E4 Figure Illustration schématique d'une Entreprise Virtuelle L Entreprise Virtuelle, selon Luik [LUI96], a quatre caractéristiques principales : Les sociétés virtuelles sont dynamiques et elles peuvent réagir rapidement face à l évolution du marché. Elles ont un caractère éphémère, bien que certaines aient duré jusqu à huit ou neuf ans, bon nombre n existent que pendant quelques mois. Les sociétés virtuelles ont une hiérarchie vaguement définie et s en soucient très peu, ce qui est en partie attribuable au fait qu une hiérarchie n est pas nécessaire dans une organisation éphémère. Dans la société virtuelle, c est la nature des relations, plutôt que les liens hiérarchiques officiels qui détermine le succès de la société. Dans ce type d entreprise les relations sont des relations de confiance. Les compétences de base dans une société virtuelle sont reparties entre tout le groupe ou le consortium de groupes. Luik [LUI96] a aussi énuméré certaines des raisons qui expliquent que des organisations choisissent cette voie :

25 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 16 Les clients. Les clients se retrouvent maintenant au centre de l action dans la plupart des entreprises. Leurs demandes sont extrêmement changeantes et volatiles, ce qui favorise un facteur sous-jacent de la société virtuelle, la rapidité. La répartition des coûts et des risques. La société virtuelle peut répartir à la fois les coûts et les risques entre plusieurs entreprises intervenants, dont certaines sont plus avancées et donc mieux en mesure de supporter le risque. Les compétences de base. Les compétences de base ont quelque chose de paradoxal. D une part on conseille à des entreprises de toutes tailles de réduire le nombre de compétences de base qui les définissent. D autre part, les entreprises constatent que pour répondre aux besoins de leurs clients, il leur faudra peut-être acquérir d autres compétences de base. L Entreprise Virtuelle semble offrir le moyen idéal d éviter ce paradoxe. Elle permet à un consortium d entreprises, chacune ayant des compétences de base assez distinctives, de se réunir et d offrir une gamme complète de compétences de base. Le capital intellectuel. Les sociétés virtuelles règlent le problème essentiel du capital intellectuel. S il y a une seule ressource qu il faut gérer adroitement dans une entreprise virtuelle et qui oblige les sociétés à envisager l adhésion au monde virtuel, c est bien le capital intellectuel. La maîtrise du changement, de l incertitude, et de la complexité. Les entreprises virtuelles procurent une structure grâce à laquelle on peut maîtriser le changement, l incertitude et la complexité. En réalité cela ne veut pas dire que ces entreprises sont mesure de fournir des réponses complètes et simples à ces problèmes très complexes, mais plutôt que les personnes qui œuvrent au sein de ces entreprises sont orientées en fonction de ces défis que représentent le changement, l incertitude et l imprévisibilité. Il faut cependant souligner que le travail au sein d équipes virtuelles exige aussi une souplesse étonnante de la part des membres de l équipe et le respect des différences entre ces membres (culture, langue, style de travail etc.). Non seulement travaillent-ils avec quatre ou cinq équipes de projet par jour, mais leur rôle change également, car ils dirigent au sein d une équipe et ont un rôle de soutient au sein de l autre. En effet, une telle organisation implique, selon Probst [PRO96], des relations de confiance et une compréhension mutuelle de la

26 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 17 manière de traiter des affaires, un grand partage sans restriction des informations confidentielles, et surtout la motivation de chaque membre de l équipe. Il est aussi évident que le management traditionnel perd toute son efficacité dans ce type particulier d entreprise et que le management «à distance» ou «virtuel» impose aux gestionnaires des changements radicaux dans leur façon de travailler et une maîtrise parfaite de nouvelles compétences Types de L Entreprise Virtuelle Il existe trois types d Entreprise Virtuelle (E.V): 1) E.V court-terme, 2) E.V Consortium, 3) Entreprise Etendue. Le point de départ est une E.V court-terme dans un marché opportuniste. Avec la stabilisation du partenariat, cette E.V migre progressivement vers une E.V de type Consortium (marché dynamique). Une E.V (soit court-terme ou soit de type Consortium) peut avoir une durée de vie plus longue si ces membres forgent ensemble leurs qualités pour faire face à une opportunité du marché qui grandit. Dans ce cas, l E.V. migre encore vers une E.V de type Etendue en stabilisant sa structure. Cependant, beaucoup confondent la notion d Entreprise Virtuelle avec celle d Entreprise Etendue. Toutes deux sont inter-organisationnelles, exigeant partenariat et organisation en réseaux, mais la différence entre Entreprise Etendue et Entreprise Virtuelle réside dans l aspect temporaire de cette dernière. Il faut garder à l esprit qu une Entreprise Virtuelle est éphémère. Elle n est que momentanée et de durée limitée. Une Entreprise Virtuelle est un regroupement temporaire et flexible tandis qu une Entreprise Etendue exige plus de stabilité. 3.2 L Ingénierie Simultanée L approche linéaire et son abandon Lors de la création d un produit, la plupart des entreprises manufacturières appliquent encore une démarche linéaire. Cette démarche a été imposée par le développement d organisation de l entreprise et le flux d information entre différents services.

27 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 18 Afin de franchir les étapes du cycle de vie du produit, un grand nombre de personnes vont intervenir successivement : les hommes de marketing qui définissent le cahier des charges, l ingénieur d étude qui va bâtir une solution technique, le dessinateur qui va le représenter, le designer qui va définir des formes agréables à l œil, l ingénieur de calcul qui va dimensionner les éléments garantissant un certain comportement en service ou une durée de vie du produit, l ingénieur des méthodes qui va choisir les procédés d obtention et étudier les gammes de fabrication, les hommes de l atelier qui vont réaliser le produit, l équipe des essais qui acceptera ou refusera le produit après vérification de son adéquation du cahier des charges, l agent de vente qui va commercialiser le produit et enfin l équipe de maintenance qui va suivre le produit en service. Cette vision traditionnelle, héritée du taylorisme, est généralement qualifiée de séquentielle, compte tenu de l enclenchement chronologique des activités. Elle a le mérite de définir un ordre nécessaire dans la maîtrise du cycle de vie du produit et de ses processus et ainsi d établir des responsabilités claires. Mais, la division du travail entre différents services et aussi à l intérieur de ceux-ci détermine une spécialisation étroite du personnel et le regroupement selon le critère de tâches à accomplir. Ainsi, chaque groupe s enferme dans sa propre idée sur le produit, dans leur culture et leur langage de communication. En effet, le marketing n a pas la même vision du produit que les gens des méthodes, de l atelier ou de maintenance. Dans l activité quotidienne de l entreprise et dans ces conditions, on observe assez souvent de nombreux dysfonctionnement : Le produit obtenu en terme du processus de conception est souvent remis en cause à tous les niveaux parce qu il fonctionne imparfaitement ou ne satisfait pas complètement ses utilisateurs, Sous la pression des délais imposés ensuite, l étude est trop souvent limitée au développement de la première idée envisagée, négligeant ainsi des solutions qui auraient pu s avérer plus satisfaisantes, Le personnel d étude est amené à effectuer de nombreux choix et à prendre de nombreuses décisions sur des questions ne relevant pas nécessairement de leur

28 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 19 compétence directe, cela limite fortement la liberté de manœuvre des services qui interviennent par la suite, Le service des méthodes, chargé de la conception des processus et moyens de productions est très souvent amené à demander des modifications au Bureau d Etudes, qui sont très rarement acceptées, leurs répercussions étant jugées trop importantes, car elles interviennent tardivement, La nature séquentielle de l organisation détermine l apparition de bouclages de correction qui s avère être assez rarement efficaces, influençant les délais et les coûts. De toutes ces constatations on ne peut dégager qu une seule conclusion : il faut reconsidérer le cycle de production d un produit L approche simultanée Dans la littérature on trouve les concepts d Ingénierie Simultanée et d Ingénierie Concourante [HAA01][STA02]. Ce sont deux traductions de «Concurrent Engineering». Tentons maintenant d avancer à l aide de quelques définitions : L Ingénierie Simultanée est une méthode de management de projet dont les buts sont l amélioration des délais, des coûts, de la qualité, des performances techniques [BOU94]. Le concurrent Engineering est une approche organisationnelle systématique tendant vers la conception simultanée et intégrée des produits et de leurs méthodes et procédés de fabrication associés ainsi que de la logistique de soutien nécessaire à l exploitation de ces produits par leur utilisateur final [JAG93]. En lisant ces définitions, on constate tout d abord que, fort logiquement, l Ingénierie Simultanée est avant tout une réponse aux principales critiques formulées plus haut et vise donc une amélioration globale de la conception. Regardons donc maintenant comment elle se propose d y parvenir. Globalement, l Ingénierie Simultanée doit permettre une réduction du temps global du projet par un recouvrement partiel des tâches, ainsi que par la réduction de

29 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 20 chacune des phases, rendue par la suppression des retours en arrière, ce qu illustre la figure 1.2. La pluridisciplinarité permet de prendre en compte toutes les contraintes liées à la totalité au cycle de vie dés le départ, et donc de supprimer les rétroactions. En plus elle permet une amélioration continue, l utilisation de méthodes formelles et semi-formelles et l exploration rapide de solutions par le prototypage rapide par exemple [HSI02]. Cette dernière technique permet la fabrication d un modèle physique (maquette, prototype, outillage) dans un délai très court, à moindre coût et avec le minimum d outillage et d étapes intermédiaires dans le processus de réalisation [BER96]. Figure Gain de temps apporté par la démarche simultanée On peut ainsi plus facilement au cours du cycle de développement d un produit [KOU01] : Détecter au plus tôt d éventuels problèmes de conception, sans conséquences majeures sur le coût final,

30 Chapitre 1. L Entreprise Manufacturière : Environnement et Nouvelles Formes d Organisation 21 Tester des solutions alternatives (choix technologique pour la pièce, procédés utilisés pour sa fabrication, etc.), Valider rapidement la faisabilité industrielle de la pièce et optimiser les formes et le coût des outillages futurs nécessaires à sa fabrication en série, et donc minimiser les risques de modifications lors de la mise en production, Affiner les caractéristiques opérationnelles du produit (mécanique, aérodynamiques, esthétiques, ergonomique, etc.) au travers de tests en grandeur réelle sur un prototype physique. En résumé, on peut dire que l Ingénierie Simultanée est un moyen rapide de développer des produits prenant en considération l ensemble des contraintes et spécifications, tout en intégrant et mettant à profit l ensemble des savoirs-faire des différents acteurs impliqués Outils informatiques de mise en œuvre Il existe un certain nombre de techniques informatiques qui sont largement et couramment utilisées pour supporter l'ingénierie Simultanée dans un contexte d Entreprise Virtuelle [KHAa]. Nous vous présentons dans ce qui suit : les Systèmes de Gestion de Données Techniques (SGDT) et les Progiciels de Gestion Intégrés (ERP) Les SGDT Les Systèmes de Gestion de Données Techniques (SGDT) ou encore (Product Data Management System) n ont cessé d évoluer depuis leur naissance dans las années 80 parallèlement à l évolution de la technologie et l accroissement des exigences, passant du rôle de superviseur des évolutions des plans de CAO, à celui du système d information global sur les produits d entreprise et enfin à celui de système voué à la gestion des données techniques dans leur totalité. Les SGDT sont des outils qui aident les ingénieurs à gérer les données et les processus de développement de produit [MAU95]. Les SGDT conservent, et hiérarchisent toutes les 8 Abréviation de Enterprise Resource Planning