Spécification d un Workflow pour la gestion des interactions entre experts au sein d un processus de maintenance coopératif

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1 DEPARTEMENT D'INFORMATIQUE THESE DE DOCTORAT Spécialité Informatique Option : Informatique et Automatique Intitulé : Spécification d un Workflow pour la gestion des interactions entre experts au sein d un processus de maintenance coopératif Présentée par M r L AR EDJ M. Adnane So us la d ir ect io n d e M r BOUAMRANE Karim Président BELDJILALI Bouziane Professeur Université d Oran Directeur de thèse BOUAMRANE Karim Maitre de conférences -A- Université d Oran Examinateur HAFFAF Hafid Professeur Université d Oran Examinateur BENMOHAMED Mohamed Professeur Université de Constantine Examinateur BENYETTOU Mohamed Professeur Université Med Boudiaf - Oran Examinateur LEHIRECHE Ahmed Maitre de conférences -A- Université de Sidi-Bel-Abbès

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3 A Mes Parents Ma Famille Mes Amis

4 Remerciements Je tiens à remercier mon encadreur M r BOUAMRANE Karim sans qui ce présent travail n aurait pas pu être mené à son terme. Sa collaboration, au point de vue documentation et connaissances personnelles m a été d une grande aide dans le cheminement de cette thèse. Je lui suis également reconnaissant pour sa proximité et ses qualités humaines qui m ont permis de travailler dans les meilleures conditions. Je ne peux oublier aussi l aide de M r GUEDDA Ahmed, Ingénieur Process au sein du complexe GP1Z, grâce à qui j ai pu effectuer mon étude de cas, et qui a généreusement mis à ma disposition sa précieuse documentation. Je suis sensible à l honneur que me font les membres du jury d avoir accepté d évaluer ce travail : J exprime ma reconnaissance à M r BELDJILALI Bouziane, qui m a honoré en acceptant de présider le jury de ma thèse Ma reconnaissance va également vers le Pr BENYETTOU Mohamed, Pr HAFFAF Hafid, Pr BENMOHAMED Mohamed ainsi que le Dr LEHIRECHE Ahmed, membres du jury, qui ont porté un intérêt particulier à ce travail et qui ont accepté de le juger

5 Table des Matières Introduction générale 1 Chapitre1 : Les concepts de la maintenance 4 1. Introduction 2. Définitions 3. Types de maintenance 4. Objectifs de la maintenance 5. Les critères de maintenabilité 6. Processus de maintenance 6.1. Les intervenants du processus de maintenance 7. Les niveaux de maintenance 8. Fonctions de maintenance 8.1. Fonction étude et méthodes 8.2. La fonction exécution - mise en oeuvre 8.3. La fonction documentation 9. Présentation d un système de gestion de la maintenance 9.1. La gestion des flux d information 9.2. Informatisation des procédures de maintenance 9.3. Evolution du domaine technique 10. Nouvelles formes de maintenance La télémaintenance Apport de la télémaintenance Domaines d application Télémaintenance et coopération La e-maintenance La s-maintenance La maintenance distribuée 11. Conclusion Chapitre2 : Coopération et Collaboration Introduction 2. Coopération et collaboration 2.1. Qu est ce que la coopération? Un cadre temporel Un cadre spatial Un cadre conceptuel Comment distinguer «coopération» et «collaboration»? 2.2. Les formes de coopération Les modes de coopération Les modes d organisation Modes de coordination 2.3. Les comportements et connaissances des individus lors de la coopération Comportement individuel Comportement collectif Organisation d un groupe de membres coopérants a. Organisation statique b. Organisation dynamique 2.4. Exclusion mutuelle

6 3. la décision collaborative 3.1.Le processus de décision collaborative 3.2.Travaux actuels en décision collaborative 3.3.Décision collaborative en maintenance 3.4. Formalisation de la décision collaborative 4. Conclusion Chapitre 3 : CSCW (Computer Supported Cooperative Work) Introduction 2. CSCW (Computer-Supported Cooperative Work) 2.1. Les Groupwares 2.2. Modèle du trèfle 2.3. Les règles d'or du groupware 2.4. Implantation d'un groupware 2.5. Conséquences de la mise en place d un groupware 2.6. Taxonomies des Groupwares Types d applications Classification espace temps Taxonomie du travail collaboratif 2.7. Synthèse 3. les workflows 3.1. Définition 3.2. Concepts de bases Le routage des documents, des informations ou des tâches La gestion des règles de coordination des activités La gestion des personnes (rôles) 3.3. Typologie des applications de workflow Les workflows de production Les workflows intégrées Les workflows administratifs Les workflows collaboratifs Les workflows ad-hoc 3.4. Composantes techniques des systèmes de workflow L'outil de définition de processus (interface 1) Le moteur de services workflow (serveur workflow) L'application cliente workflow (interface 2) L'application appelée par le workflow (interface 3) Les autres moteurs de services workflow (interface 4) L'outil d'administration et de pilotage du système workflow (interface 5) 3.5. Impacts du workflow 4. Conclusion Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Introduction 2. Les sous systèmes fonctionnels de la e-maintenance 2.1. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 2.2. Systèmes d aide au diagnostic 2.3. Système de GMAO 2.4. Système de documentation 2.5. Système ERP 3. Plateformes de E-maintenance

7 3.1. La plateforme PROTEUS Problématique d interopérabilité Objectif du projet PROTEUS Architecture de la plateforme PROTEUS Les outils du «Central Service Application» L «Intelligent Core Adapter» Le «Functional Core Adapter» Exemple d application Evaluation du projet PROTEUS 3.2. Projet TEMIC (TEleMaintenance Industrielle Cooperative) Evaluation de la plateforme TEMIC 3.3. TELMA Plate-forme d intégration de télémaintenance pour l enseignement et la recherche Objectifs de la plate-forme TELMA L architecture technique de la plateforme TELMA La partie opérative La partie commande Génération de défaillances Conditions de mise en place 3.4. OSA-CBM (Open System Architecture for condition-based Maintenance) 3.5. La méthode Scoop pour les systèmes coopératifs 4. L approche proposée 4.1. Amélioration de la méthodologie «SCOOP» 4.2. Implémentation de la plateforme CDW 5. Conclusion Chapitre 5: Modélisation d un Workflow pour la e-maintenance Introduction 2. Modélisation d un processus de maintenance coopérative 2.1. Modélisation du processus 2.2. Processus de e-maintenance 3. Contribution 3.1. Choix de la méthode de modélisation 3.2 Description de la méthode OSSAD Le modèle descriptif Modélisation de l algorithme de gestion de la coopération d un groupe d experts Le niveau prescriptif Démarche de spécification. 4. Conclusion Chapitre 6 : Etude de cas : le complexe GP1Z Introduction 2. L activité de diagnostic et de maintenance au sein du complexe GP1Z 2.1. La Demande de Travail (DT) 2.2. La Préparation 2.3. La programmation 2.4. Le Procurement

8 3. Critiques et améliorations 3.1. Un Workflow pour l e-maintenance Phase de modélisation du processus Phase génération du Workflow Phase d exécution du workflow 3.2. Génération des Réseaux de pétri à partir des modèles OSSAD 3.3. Vérification des propriétés d un RDP 4. Conclusion Conclusion et perspectives 148 Annexes 151

9 Liste des figures Figure 1.1: Figure 1.2 : Figure 1.3 : Figure 1.4 : Figure 1.5 : Figure 1.6. Figure I.7 : Figure 1.8 : Figure 1.9 : Figure 1.10 : Figure 2.1 : Figure 3.1 : Figure 3.2 : Figure 3.3 : Figure 3.4 : Figure 3.5 : Figure 4.1: Figure 4.2 : Figure 4.3 : Figure 4.4 : Figure 4.5 : Figure 4.6 : Figure 4.7 : Figure 4.8 : Figure 4.9 : Figure 5.1 : Figure 5.2 : Figure 5.3 : Figure 5.4 : Figure 5.5 : Figure 5.6 : Figure 5.7 : Figure 5.8 : Figure 5.9 : Figure 5.10 : Figure 5.11 : les différents types de maintenance Choix du type de maintenance Processus général de maintenance les fonctions et les tâches associées à la maintenance le système de gestion de la maintenance Coopération des différents systèmes informatiques Schéma d'interaction entre les différents composants d'un système de télémaintenance Architecture de télémaintenance Schéma fonctionnel d un système de télémaintenance Fonctionnement d'un système de maintenance utilisant les informations d'une base de données Modèle du processus de décision collective Modèle du trèfle Classification de J. Grudin Modèle de travail coopératif Matrice fonctionnelle de la typologie workflow Modèle de référence du workflow Exemple d un système SCADA du Complexe GP1Z Composant de la plateforme PROTEUS Architecture simplifiée de la plate-forme PROTEUS Description d'un "Intelligent Core Adapter" Identification d'un workflow partant d'un scénario La télé--maintenance dans une imprimerie industrielle L architecture OSA-CBM Modélisation des interactions entre 3 experts en mode synchrone Capture d écran du simulateur des systèmes coopératifs Méta-modèle du modèle de rôles Méta-modèle du modèle de procédures Méta-modèle du modèle d opérations Modèle d opération du processus de création d un groupe d experts Modèle d opération du processus d ajout d un nouveau membre par invitation Modèle d opération du processus d Ajout d un nouveau membre par demande d adhésion Modèle d opération du processus de Dissolution du groupe d experts - fin de traitement Modèle d opération du processus d Exclusion mutuelle Méta-modèle du niveau prescriptif. Modèle d opération du processus de Création d un groupe attribution d un expert - traitement d une panne supplémentaire Modèle prescriptif des opérations de Création d un groupe - attribution d un expert - traitement d une panne supplémentaire

10 Figure 6.1 : Figure 6.2 : Figure 6.3 : Figure 6.4 : Figure 6.5 : Figure 6.6 : Figure 6.7 : Figure 6.8 : Figure 6.9 : Figure 6.10 : Figure 6.11 : Figure 6.12 : Figure 6.13 : Figure 6.14 : Figure 6.15 : Vue du System SCADA sur un train de production Système de supervision de la production Etablissement d une demande de travail par une application de GMAO Différentes taches durant la phase de préparation Différentes taches durant la phase de Procurement Causes des pertes de capacité de production et implication des services Architecture du système CDW conforme au modèle de référence WfMC Module d envoie de notifications CDW_Messenger Saisie du modèle Workflow OSSAD par l application DUOProcss Module de génération de Workflow : CDW_Builder Bon de travail envoyé au client pour le lancement d une tâche Boite de réception de tâches du CDW_ApplicationClient Exemples de règles de passage du Modèle OSSAD vers les RDP Vérification des propriétés du modele RDP avec PertiParc RdP correspondant au modèle OSSAD d opération «Ajout d un nouveau membre par invitation» Liste des Tableaux Tableau 1.1 : Le processus de la maintenance selon les quatre types de maintenance Tableau 1.2 : Les ressources nécessaires pour chaque niveau de maintenance Tableau 2.1 : Classification des mécanismes de coopération Tableau 3.1 : Classification des principaux éléments de coordination Tableau 4.1 : Positionnement des contributions des plateformes de e-maintenance Tableau 4.2 : Positionnement de (CDW) au sein des plateformes de e-maintenance Tableau 5.1 : Les niveaux de modélisation d OSSAD Tableau 5.2 : Principaux concepts du modèle descriptif d OSSAD

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12 Introduction Générale

13 Introduction générale Le développement de nouvelles technologies, l extension d Internet, l intégration des applications, l émergence de nouvelles politiques de maintenance, sont les préludes à une nouvelle période pour l informatisation de la maintenance, celle que certains appellent la «maintenance intelligente». Cette dernière occupe dorénavant une part importante, et exige de ce fait, une modélisation rigoureuse permettant par la suite son automatisation. C est dans cette optique, que de nombreux acteurs de l industrie collaborent pour atteindre un but commun : réduire la probabilité de défaillance ou de dégradation d un objet. Chacun, ayant ses connaissances personnelles, son savoir faire, et ses pratiques propres. Ainsi, plusieurs personnes de pays et de professions différents, travaillant pour des entreprises distinctes, peuvent être amenées à travailler ensemble pour la maintenance d'un produit. Ceci n'est pas sans causer de nombreux problèmes. Il faut alors réinventer l organisation du processus de maintenance et redéfinir les relations que doivent entretenir entre les hommes de métier dans le cadre d un travail coopératif, au sein duquel les rôles et les positions de chaque acteur doivent être redéfinis. Dans ce contexte coopératif, nous proposons la spécification d un modèle workflow 1 pour l aide à la maintenance coopérative, dont l objectif principal, sera de coordonner les interactions entre les différents acteurs intervenant au sein du processus de diagnostic et de maintenance, et qui aboutira à terme, à une plateforme workflow d aide à la e-maintenance coopérative. Pour arriver à cette fin, on s appuiera sur les résultats des précédents travaux de recherche et plateformes existantes (GENIE, PROTEUS, TEMIC, CALIF ) 2 tout en présentant une véritable alternative à ces dernières, car plusieurs problèmes reliés à cette coopération à distance entre experts demeurent posés à ce jour, particulièrement au niveau de la modélisation du processus de coopération pour tenir compte, entre autres, de la disponibilité des experts, du caractère hétérogène des moyens de communication, de l accès aux données partagées, etc. L approche proposée dans le cadre de cette thèse, est basée sur une architecture workflow, qui permet via trois phases (Modélisation, génération, exécution), de 1 Voir chapitre 3 2 Voir chapitre 4 1

14 mettre sur pied un workflow opérationnel et autonome, dont l objectif principal sera de coordonner les interactions entre les différents acteurs intervenants au sein du processus de maintenance. Parmi les phases citées précédemment, on s attellera dans le présent travail, à élaborer des modèles formels ou semi formels des interactions entre les intervenant de la maintenance. Nous nous inspirons pour cela, des travaux réalisés par Boussedjra et Saint- Vorin [BOUS01][SVZ06], et qui ont donné lieu à des modèles basés sur les réseaux de Petri et les systèmes multi agents. Cependant, Saint Voirin a utilisé dans son approche Scoop 3, plusieurs modèles (RDP, UML, EDP stochastique, PLOOM-UNITY, SMA, XML ) à travers différentes phases (spécification formelle, modélisation structurelle, modélisation des interactions, modélisation des connaissances) afin de définir la coopération et la coordination entre experts, impliqués dans un processus de diagnostic. En se basant sur la nomenclature qu il a proposée. Nous simplifions cette approche, en utilisant un modèle Workflow basé sur un langage de modélisation reconnu et dédié à la modélisation et la coordination d organisation, impliqués dans des processus coopératifs. De plus, le langage de modélisation utilisé, permettra de générer un RDP, dispensant ainsi les experts du domaine (maintenance), la charge de créé des réseaux de Petri, qui sont plutôt l apanage d expert chevronnés dans le domaine de la modélisation informatique et mathématique. Permettant ainsi de pallier à une insuffisance souvent reprochée aux modèles Workflow, à savoir, l absence de possibilité de vérification et simulation. Le présent travail traite donc de la modélisation de la coopération entre différents experts distants, impliqués dans le diagnostique et la réparation de défaillances dans un contexte de e-maintenance. Nous proposons pour cela de suivre la démarche suivante : Dans le premier chapitre, nous abordons les différentes formes de la maintenance, afin de mettre en exergue l importance de la coopération entre experts lors du diagnostic des pannes. Dans ce mémoire, nous introduisons dans le deuxième chapitre les notions de coopération et de collaboration. Nous décrivons ensuite dans le troisième chapitre, les différents outils de TCAO (Travail Collaboratif Assisté par Ordinateur), permettant l implémentation d une vision coopérative et collaborative de la maintenance, on se focalisant sur les «Groupwares» et plus particulièrement les «Workflow», pour leur capacité de coordination, d automatisation et de suivi des tâches collaboratives. Nous dressons 3 Voir chapitre 4 2

15 dans le quatrième chapitre un état de l art des différents travaux, réalisés dans le cadre de partenariats industriels, et qui se sont orientés vers la conception et la réalisation de plateformes d instrumentation de solutions d e-maintenance. Ces plateformes intègrent les différents éléments tels que les capteurs actionneurs instrumentant les équipements à maintenir, les systèmes distribués de surveillance, les supports de communication. Il existe plusieurs plateformes, telle que celle issue du projet européen Proteus [BANG03] qui est une plateforme générique pour la e-maintenance, développée à l aide des technologies d Internet et permettant notamment la collaboration des acteurs, le couplage avec les outils classiques de gestion d entreprise de type ERP (Enterprise Resource Planning), l aide au diagnostic, l accessibilité à diverses ressources (bases de données). Celle du projet TEMIC (Télé-Maintenance Industrielle Coopérative) plateforme d emaintenance privilégiant la collaboration d acteurs de maintenance via un réseau de téléphones portables. TELMA (TéLé-Maintenance) développé par le CRAN (Centre de Recherche en Automatique de Nancy) [Levrat 06] : plate-forme pour l enseignement et la recherche supportant les enseignements de la maintenance et illustrant les apports des TIC sur les processus et organisations de maintenance. Nous montrons les différentes insuffisances, qu on traite dans le cinquième chapitre, consacré au choix du langage de modélisation «Workflow» basé sur une approche systémique «OSSAD». Ce dernier sera formalisé dans le dernier chapitre par les RdP, faisant l objet d une étude de cas au sein du complexe gazier GP1Z. Cette démarche nous permet ainsi la validation de nos modèles «Workflow», grâce entre autres, aux propriétés mathématiques des RdP (vivacité, détection de conflit.). La thèse est terminée par une conclusion avec perspectives et des annexes. 3

16 Chapitre 1 Les concepts de la maintenance 4

17 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 1. Introduction Au fil du développement de la concurrence et de la course à la compétitivité, qui entraîne recherche de la qualité totale et surtout réduction des coûts, et au fur et à mesure de la complexification et de l automatisation des processus de production, la maintenance est devenue une des fonctions stratégiques de l entreprise. Loin d être aujourd hui stabilisée, elle évolue au gré de l introduction de nouvelles méthodes de gestion, du développement technologique des outils de production, en particulier dans les domaines de la mesure et du contrôle de fonctionnement, de la systématisation progressive de l usage des normes et des procédures. Nous nous attacherons dans ce chapitre à définir les concepts de base de la maintenance, ainsi qu une présentation des différente formes de maintenance qui ont vus le jour sous l influence de nombreux facteurs qui modifie non seulement les modes d organisation de la fonction de maintenance mais aussi les activités des techniciens et ouvriers qui opèrent dans ce champ. 2. Définitions Selon les normes NF X et : a. la maintenance est définie comme étant l ensemble des actions permettant de maintenir ou de rétablir un bien dans un état spécifié ou en mesure d assurer un service déterminé. b. La fiabilité d un système s exprime par la probabilité que ce dispositif accomplisse une fonction requise dans des conditions d utilisation et pour une période de temps déterminée. C est donc une grandeur comprise entre 0 et 1. c. la défaillance elle est définit comme une altération ou une cessation d un bien à accomplir une fonction requise. L analyse de la défaillance est faite non seulement dans le but de réparer ou dépanner un système défaillant, mais également de chercher à éviter la réapparition du défaut. 3. Types de maintenance 5

18 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Maintenance préventive : maintenance ayant pour objet de réduire la probabilité de défaillance ou de dégradation d un bien ou d un service rendu. Les activités correspondantes sont déclenchées selon un échéancier établi à partir d un nombre prédéterminé d unités d usage (maintenance systématique), et/ou des critères prédéterminés significatifs de l état de dégradation du bien ou du service (maintenance conditionnelle). Maintenance prévisionnelle : maintenance préventive subordonnée à l analyse de l évolution surveillée de paramètres significatifs de la dégradation du bien, permettant de retarder et de planifier les interventions. Maintenance corrective : ensemble des activités réalisées après la défaillance d un bien, ou la dégradation de sa fonction pour lui permettre d accomplir une fonction requise, au moins provisoirement : ces activités comportent notamment la localisation de la défaillance et son diagnostic, le remise en état avec ou sans modification, le contrôle du bon fonctionnement. Maintenance palliative : activités de maintenance corrective destinées à permettre à un bien d accomplir provisoirement tout ou partie d une fonction requise. Appelé couramment dépannage, cette maintenance palliative est principalement constituée d actions à caractère provisoire qui devront être suivies d actions curatives. Maintenance curative : activités de maintenance corrective ayant pour objet de rétablir un bien dans un état spécifié ou de lui permettre d accomplir une fonction requise. Les résultats des activités réalisées doivent présenter un caractère permanent. Ces activités peuvent être des réparations, des modifications ou aménagements ayant pour objet de supprimer le ou les défaillances. Maintenance préventive conditionnelle et prévisionnelle : Le principe commun à ces techniques réside dans le contrôle régulier de l'état mécanique, du rendement, et d'autres indicateurs des conditions de fonctionnement des machines et des processus, de façon à optimiser l'intervalle entre les interventions et à minimiser le risque d'indisponibilité. Ces techniques 6

19 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance constituent un excellent moyen d'améliorer la productivité, la qualité du produit, la rentabilité et le rendement global des installations. Elles ne se limitent pas au contrôle et au suivi des vibrations, à des images thermiques ou à des analyses de lubrifiants qui sont les méthodes et outils les plus courants : c'est toute une "philosophie", une attitude qui consiste à se concentrer sur les caractéristiques de fonctionnement et sur les performances globales d'une installation avec l'objectif d'augmenter sa sûreté de fonctionnement. Un programme de maintenance préventive complet utilise une combinaison d'outils permettant de récolter un maximum d'informations sur l'état de santé des systèmes. La maintenance préventive conditionnelle ou prévisionnelle ne se substitue pas à des méthodes de gestion plus traditionnelle, elle est en fait un enrichissement des programmes de maintenance et elle ne pourra en aucun cas supprimer totalement la maintenance corrective [KEFF01]. Dans un premier temps on peut constater que la maintenance corrective ayant pour but l'amélioration de la disponibilité ou la remise en conformité des installations sera plus importante, car la maintenance conditionnelle ou prévisionnelle permet de signaler un fonctionnement incorrect dès sa mise en place. Maintenance Maintenance préventive Maintenance améliorative Maintenance Corrective Maintenance systématique Maintenance conditionnelle Maintenance palliative Maintenance curative Maintenance prédictive Figure 1.1: les différents types de maintenance [KEFF01] 7

20 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 4. Objectifs de la maintenance Nous citons dans ce qui suit quelques objectifs qui sont étroitement liés à la mission de l entreprise : la limitation du nombre d interruptions de service et la réduction des durées de pannes accidentelles; le maintien des équipements en bon état pour opérer en toute sécurité; la maximisation de l efficacité de l équipement; la minimisation des coûts d opération; le maintien d un niveau de qualité élevé du travail effectué par le service de maintenance pour, entre autres, améliorer la qualité des produits et allonger la durée de vie des équipements. La réduction de l inventaire de pièces de rechange, et accroître la capacité de production, ainsi que le profit global de l entreprise 8

21 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Début de la démarche Oui La panne sur l'équipement a-t-elle une incidence importante sur la production ou sur la sécurité? Non Non Est-il possible d'utiliser des techniques de surveillance? Oui Le cout induit par la panne est-il acceptable? Non L'utilisation et l'exploitation de techniques de surveillance est-elle acceptable? Non Oui Oui Maintenance préventive systèmatique Maintenance préventive conditionnelle ou prévisionnelle Maintenance corrective Figure 1.2 : Choix du type de maintenance 9

22 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 5. Les critères de maintenabilité Les normes NF X et X spécifient cinq critères de maintenabilité : Le premier critère est relatif à la surveillance de la maintenance préventive. Il est important de connaître à ce niveau l accessibilité de la composante, sa démontrabilité et son interchangeabilité. Le deuxième est relatif à la maintenance corrective, plus particulièrement, le temps de recherche de panne ou de défaillance et le temps de diagnostic. Le troisième critère est relatif à l organisation de la maintenance, pris en compte par la périodicité du préventif, le regroupement à des périodes identiques, l homogénéité de la fiabilité des composants, la présence d indicateurs et de compteurs et la complexité des interventions. L avant-dernier critère est lié à la qualité de la documentation technique. Celui-ci comporte la valeur du contenu, la disponibilité de la documentation, le mode de transmission et les principes généraux de rédaction et de présentation de la documentation technique. Le dernier critère de maintenabilité est lié au suivi du bien par le fabricant. Il sera question de l évolution du fabricant, de la qualité du service après-vente et de l obtention des pièces de rechange. 6. Processus de maintenance Un processus de maintenance est «un enchaînement d activités contrôlées ou interactives» [SAPD04], selon la démarche suivante : a. La demande représente la formulation du besoin du client envers le prestataire des services de maintenance. Il s agit de la demande exprimée comme la réalisation de la maintenance préventive ou corrective ainsi que toute externalisation de la maintenance ou de la demande pointue exprimée comme la maintenance améliorative, un devis sur un équipement, des travaux lourds etc. 10

23 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance b. Le déclenchement représente une signalisation souvent automatique d un problème (défaillance ou panne) ce qui se traduit par une requête appelée demande d intervention. La requête peut être externe, déclenchée pour la plupart du temps par le client comme c est le cas de la maintenance corrective et interne, initiée par un opérateur de maintenance qui signale un problème après son contrôle ou une autre intervention. Elle peut être également déclenchée par le système de gestion des interventions préventives dans la GMAO ou par les capteurs ou plus généralement par le système de surveillance comme SCADA. Comme la maintenance améliorative ne se fait pas régulièrement mais à titre exceptionnel, la phase déclenchement ne fait pas partie de son processus. c. La phase préparation apparaît dans la maintenance préventive, proactive et dans la maintenance améliorative. Les deux premiers cas concernent une première étude de l équipement, consistant en sa décomposition hiérarchique, de l analyse fonctionnelle à l AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, et de leurs Effets Critiques). Cette étude a pour but de développer la stratégie de maintenance la mieux adaptée à l équipement et éventuellement d installer les capteurs nécessaires pour assurer la disponibilité et la fiabilité de l équipement. Dans le cas de la maintenance améliorative, la phase préparatoire contient une étude spécifique de l équipement en vue de proposition de devis ou de l amélioration du fonctionnement ou encore de la disponibilité de l équipement. d. L opération de validation et de correction se fait après la réception de la demande d intervention. Celle-ci est corrigée et validée par le prestataire de services de maintenance et renvoyée au client qui exprime les disponibilités ou son accord pour la date de l intervention. e. La planification et le lancement consécutif de l intervention se font suivant la disponibilité de l opérateur dont les compétences sont nécessaires pour effectuer cette intervention (ses compétences sont identifiées dans le type d intervention) et suivant le planning de la production et donc de la disponibilité de l équipement. La demande d intervention complétée de la 11

24 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance date précise d exécution est communiquée à l opérateur en tant qu ordre de travail. f. L ordonnancement et l approvisionnement à cette phase est requise dans le cas de la maintenance préventive, proactive et améliorative. Les outils et les pièces de rechange nécessaires pour la réalisation de l intervention sont identifiés dans l ordre de travail et peuvent être commandés si nécessaire par les acheteurs auprès des fournisseurs. Suivant le délai d approvisionnement, la date d intervention est re-planifiée ou non. g. La prise en compte représente un moment important pour les calculs des indicateurs élémentaires pour la gestion de maintenance et notamment pour l exploitation du retour d expérience comme par exemple le temps de la réparation. h. Le diagnostic et l expertise de panne sur l équipement concernent la localisation et l identification de la cause ainsi que les actions conduisant à sa réparation. Actuellement il est réalisé par l opérateur de maintenance intervenant sur l équipement, en se basant sur le premier diagnostic fait par l opérateur de production pendant la création de la demande d intervention. Cette phase est présente dans la maintenance corrective et proactive ce qui est dû au fait que pour les autres types de maintenance, le problème et sa solution, respectivement le diagnostic et l action de réparation, sont identifiés dans la phase préparation et déclenchement. i. l approvisionnement Suite au manque d information sur la défaillance de l équipement dans la maintenance corrective, l approvisionnement ne peut se faire qu après avoir identifié la panne et sa cause ce qui nous amène à identifier les besoins en outils et pièces de rechange nécessaires pour réaliser la réparation. Dans le cas de la maintenance proactive, l approvisionnement peut se faire suite au diagnostic et expertise fait précédemment. j. L intervention représente une action de réparation de l équipement en panne dans la maintenance corrective, une action de l entretien de l équipement dans la maintenance préventive et proactive ou encore l intervention de la maintenance améliorative. Après avoir effectué 12

25 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance l intervention sur l équipement donné, l opérateur de maintenance remplit obligatoirement le rapport d intervention qui sert à l exploitation du retour d expérience et à la gestion de la maintenance. k. Le contrôle et la restitution de l équipement sont faits par l opérateur de maintenance et le client (opérateur de production) qui vérifient le fonctionnement de l équipement Figure 1.3 : Processus général de maintenance [RASO04] Tableau 1.1 : Le processus de la maintenance selon les quatre types de maintenance [RASO06] 13

26 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 6.1. Les intervenants du processus de maintenance [RASO06] a classé les acteurs de maintenance du point de vue d un utilisateur de système informatique appliqué en maintenance. Et afin de simplifier la terminologie des acteurs du processus de maintenance souvent très caractéristique dans chaque entreprise, on distingue trois classes générales : L opérateur de maintenance (technicien) Représente le spécialiste qui intervient directement dans la phase d intervention sur un équipement. Dans le cas de la maintenance préventive, il s agit de l entretien ou de changement préventif, dans le cas de la maintenance corrective l opérateur réalise le diagnostic et la réparation sur un équipement. L opérateur est donc responsable de la réalisation et de la performance de l intervention et il est chargé de la réalisation des rapports d interventions nécessaires pour le retour d expérience ultérieur. Il a besoin des informations concernant l équipement comme la documentation technique, les rapports d interventions précédentes, les données sur l état des équipements, des mesures des systèmes de surveillance, etc.) L expert de maintenance Fait partie de ce qu on appelle souvent l ingénierie de maintenance. Il intervient aussi bien dans la phase d intervention (aide au diagnostic et à la réparation) comme étant l expert dans un domaine spécifique que dans la phase préparatoire. Dans ce cas, il est chargé de l analyse d équipement et décide du choix de la stratégie de maintenance la mieux adaptée, il planifie les interventions préventives, propose des devis afin d améliorer le fonctionnement ou la disponibilité de l équipement et veille sur l accomplissement des règles et des normes concernant la sécurité de l équipement, du personnel et de l environnement. l expert de maintenance participe également à la réalisation du contrat de maintenance. Il a besoin d informations plus complexes qu un opérateur de maintenance dont les informations concernant des indicateurs de maintenance, le contrat de la maintenance, la documentation concernant les lois, règles et normes à respecter, etc. Certains experts sont spécialisés dans l approvisionnement et négocient les contrats avec les fournisseurs des pièces de rechange ou des outils. 14

27 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Le manager N intervient pas dans les phases techniques du processus de la maintenance mais il supervise la réalisation et fait le suivi du contrat de maintenance sur le site de production (analyse régulièrement les indicateurs du contrat de maintenance). Le manager est chargé de la préparation des offres de prestations des services de maintenance et des projets à proposer, de la négociation du contrat et il est ensuite responsable de ce contrat et du suivi des engagements envers le client. Il a besoin des informations générales concernant le parc d équipements dans un site de production, de la documentation concernant les lois, règles et normes à respecter, des indicateurs du contrat et accès au contrat lui-même, etc. Cette classe peut comprendre différents types de manageurs tels que le manageur du site, du projet ou du contrat, le commercial. 7. Les niveaux de maintenance La spécification des niveaux de maintenance dans l entreprise fait référence à la complexité des tâches à effectuer et à ressources humaines et matérielles nécessaires à la réalisation de chacune des tâches : 1 er niveau : réglage simple prévu par le constructeur au moyen d organes accessibles sans aucun montage d équipement ou échange d équipements accessibles en toute sécurité. 2 e niveau : dépannage par échange standard d éléments prévus à cet effet ou d opérations mineures de maintenance préventive. 3 e niveau : identification et diagnostic de pannes, réparation par échange de composants fonctionnels, réparations mécaniques mineures. 4 e niveau : travaux importants de maintenance corrective ou préventive. 5 e niveau : travaux de rénovation, de reconstruction ou réparations importantes confiées à un atelier central. Les ressources nécessaires à chaque niveau, sont résumées dans le tableau suivant : 15

28 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Niveaux Personnel d intervention Moyens 1 er Exploitant sur place Outillage léger défini dans les instructions d utilisation. 2 e Technicien habilité sur Outillage léger défini dans les place. instructions d utilisation, plus pièces de rechange trouvées à proximité, sans délai. 3 e Technicien spécialisé, sur Outillage prévu plus appareils de mesure, place ou en local de banc d essai, contrôle, etc. maintenance. 4 e Équipe encadrée par un Outillage général plus spécialisé, matériel technicien spécialisé, en d essai, de contrôle, etc. atelier central 5 e Équipe complète, Moyens proches de la fabrication par le polyvalente en atelier central constructeur. Tableau 1.2 : Les ressources nécessaires pour chaque niveau de maintenance. [KEFF01] 8. Fonctions de maintenance Dans paragraphe nous cherchons à situer la maintenance par rapport au processus de production. Ainsi, nous présentons les fonctions et les tâches associées à la maintenance. Nous identifions trois fonctions associées à la gestion de la maintenance. Maintenance Fonction documentation Fonction exécution mise en oeuvre Fonction étude et méthodes Etude technique Préparation et ordonnancement Etude économique et financière Stratégie et politique de maintenance Figure 1.4 : Les fonctions et les tâches associées à la maintenance [KEFF01] 16

29 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 8.1. Fonction étude et méthodes Cette fonction consiste à optimiser toutes les tâches en fonction des critères retenus dans le cadre de la formulation de la politique de maintenance. Cette partie regroupe quatre tâches principales Etude technique : rechercher des améliorations dans le système de production susceptibles d apporter la valeur ajoutée recherchée; participer à la conception des travaux neufs tout en tenant compte de l aspect maintenance de l appareil de production; participer à l analyse des accidents de travail pour essayer d y remédier en apportant des consignes de sécurité dans un premier lieu, et des actions de maintenance corrective et préventive dans un second lieu Préparation et ordonnancement : établir les fiches d instructions nécessaires pour effectuer les interventions; constituer la documentation pour tous les genres d intervention; établir les plannings des interventions préventives et d approvisionnement (la politique de gestion du stock étant dépendante de celle de l entreprise); recevoir et classer les documents relatifs à l intervention Etude économique et financière : gérer les approvisionnements pour optimiser la gestion des matières premières nécessaires au processus de production; analyser les coûts de maintenance, de défaillance et de fonctionnement, ce qui aura un impact direct sur la politique de maintenance choisie par l entreprise manufacturière et aussi sur le coût de production; participer à la rédaction des cahiers de charges pour tenir compte de la maintenabilité et de la fiabilité des systèmes à commander; gérer le suivi et la réalisation des travaux pour ainsi mettre à jour la partie historique du dossier technique des machines Economique et financière : choisir des procédures de maintenance corrective, préventive conditionnelle et préventive systématique; 17

30 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance déterminer des domaines d actions préventives prioritaires; étudier les procédures de déclenchement des interventions; élaborer et choisir les procédures de contrôle; élaborer et choisir les procédures d essai et de réception des nouveaux équipements pour assurer l existence des différents éléments nécessaires à la maintenance; assurer la sécurité dans l organisation pour faire régner un climat de confiance La fonction exécution - mise en œuvre Pour cette fonction, une expérience considérable sur le matériel des entreprises modernes et une connaissance approfondie des différentes technologies sont nécessaires. Les principales tâches pour remplir cette fonction sont les suivantes : installer les machines et le matériel (réception, contrôle, etc.); informer le personnel sur la façon d utiliser les équipements et faire la mise à niveau; appliquer les consignes d hygiène, de sécurité et des conditions de travail ; gérer l ordonnancement et l intervention de la maintenance et établir le diagnostic de défaillance du matériel; coordonner les interventions de la maintenance et remettre en marche le matériel après intervention; gérer les ressources matérielles (les pièces de rechange, l outillage ) La fonction documentation Le troisième type de fonction, à savoir la documentation, est complémentaire aux deux autres. Ses principales tâches consistent à : établir et mettre à jour l inventaire du matériel et des installations ; constituer et compléter les dossiers techniques, historiques et économiques ainsi que le dossier des fournisseurs; constituer et compléter une documentation générale (technique, scientifique, d hygiène et de sécurité). 18

31 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Pour remplir la fonction étude et méthode avec toutes ses composantes telles que citées ci-dessus, le personnel doit disposer des dossiers techniques résumant les caractéristiques techniques des machines et des pièces d usure; des fiches d historique résumant les opérations déjà effectuées, en d autres termes, le comportement de la machine; de la documentation du fournisseur constamment mise à jour et résumant l évolution des techniques et des banques de données (éventuellement). 9. Présentation d un système de gestion de la maintenance Le cadre de référence du système de gestion de la maintenance comporte quatre étapes aussi importantes les unes que les autres. La première étape concerne la réception du matériel et la documentation. La deuxième est relative au choix du type de maintenance à effectuer en fonction des paramètres choisis. À partir du type de maintenance choisi (préventive conditionnelle, systématique, corrective ou améliorative), nous précisons les étapes du processus de maintenance telles que la planification des interventions, les procédures de détection des défaillances, l exécution et le suivi de l intervention (troisième étape). La dernière étape concerne la réalisation et le suivi de l opération de maintenance. 19

32 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Recevoir le matériel Choix du type de maintenance Préparer et installer le materièle Constituer le dossier technique Choisir le type de maintenance Planification Planifier l intervention Si maintenance systématique Mesurer les paramètres de contrôle Si maintenance conditionnelle Préciser les améliorations Si maintenance améliorative Détecter la défaillance Diagnostiquer la défaillance Si maintenance corrective Planifier l intervention Planifier l intervention Planifier l intervention Exécution et suivi Exécuter l intervention Faire le suivi de l intervention Figure 1.5 : Le système de gestion de la maintenance [KEFF01] 9.1. La gestion des flux d information À travers cette dynamique de gestion des opérations dans la maintenance, un volume important d information circule à travers les différents processus. Pour étudier cet aspect de la fonction maintenance et en se référant aux travaux sur l organisation des systèmes, le système de gestion de la maintenance peut être subdivisé en trois sous-systèmes : 20

33 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Le sous-système de décision comprend de nombreuses fonctions : régulation, décision et coordination. Il définit, entre autres, les objectifs et les orientations à moyen et à long terme. Le sous-système opérant comprend la réalisation des opérations qui assurent l atteinte des objectifs de l entreprise. En général, il reçoit des intrants, les transforme grâce à l utilisation de ressources en extrant (produits ou services à valeur ajoutée). Il se charge de l exécution des travaux et de la gestion des opérations de maintenance. le système d information via le quel, s effectuent les échanges entre les sous-systèmes de pilotage et opérant. Sa structure doit permettre de relier d une manière intelligente les différents intervenants, de leur acheminer une information complète et de les renseigner sur l état du système en tout temps et ce, d une manière sûre et sans équivoque. Un sous-système d information peut être plus ou moins simple à concevoir, cela dépend essentiellement de l effort requis pour investiguer au-delà des limites de l action et pour forcer la révision fondamentale des façons de faire Informatisation des procédures de maintenance L informatisation et l automatisation de la gestion des entreprises a permis d informatiser plusieurs procédures de maintenance. Des fichiers informatiques des équipements, des interventions, des stocks, des plans et schémas etc. ont ainsi été créés. L intégration de ces fichiers et l automatisation des activités de la maintenance ont été possibles grâce aux progiciels de GMAO (Gestion de Maintenance Assistée par Ordinateur)[RASO06]. Les événements quotidiens de la maintenance ont été traités : la panne, l exécution du préventif, la gestion des stocks. De plus, les progiciels cités ci dessus ont dû s interfacer avec les autres logiciels de l entreprise telles que les achats et la comptabilité, déjà informatisés précédemment. Les grands progiciels de gestion intégrée (PGI) correspondant au sigle ERP en anglais (Enterprise Resource Planning) représentent une étape 21

34 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance suivante dans la rationalisation des processus de l entreprise et dans l intégration de la maintenance avec les autres fonctions de l entreprise Evolution du domaine technique L informatique a aussi progressé dans le domaine technique de la maintenance. Les techniques modernes d analyse de maintenance et de contrôle ont vu le jour parallèlement à l informatique: analyse vibratoire, analyse d huile, thermographie IR, ultrasons à chaud, etc. Nous pouvons distinguer parmi ces systèmes deux grands groupes : Les systèmes d analyse, quelques fois couplés aux systèmes experts ont été décrits sous le sigle TTAO (travaux techniques assistés par ordinateur) ou TMAO (techniques de maintenance assistées par ordinateur). Les systèmes d analyse sont également destinés à fournir de l aide à la décision en diagnostic, pronostic et réparation des équipements aux opérateurs, etc. Parmi les systèmes d acquisition et de contrôle, nous pouvons citer SCADA 4 Système de contrôle et d acquisition des données, contrôles-commandes des équipements, systèmes de gestion des données techniques et de la documentation, etc. Figure 1.6. Coopération des différents systèmes informatiques [RASO06] 4 Voir chapitre 4 22

35 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 10. Nouvelles formes de maintenance La maintenance, de par son appartenance au monde de l entreprise, a subi les évolutions technologiques, organisationnelles et informationnelles de ces dernières années [SEGU08] Ces évolutions sont liées et interdépendantes et elles ont profondément modifié les méthodes de travail des acteurs de maintenance La télémaintenance Selon la définition d AFNOR la télémaintenance est «la maintenance d un bien exécutée sans accès physique du personnel au bien». C est une architecture distribuée, basée sur la notion de distance qui permet de transférer les données par une radio, une ligne téléphonique ou par l intermédiaire d un réseau local. [RASO06] Le centre de télémaintenance et les différents sites peuvent représenter des entreprises différentes d où découle différentes décisions stratégiques de faire, faire-faire ou faire ensemble : Le premier choix est d exécuter le processus de maintenance à l interne. Cette décision implique une disponibilité des ressources humaines et matérielles et un système d information bien rodé. Le deuxième consiste à confier partiellement ou totalement le processus à une tierce entreprise. Cette relation peut prendre plusieurs formes soit la sous-traitance ou l impartition. Cette décision implique la délégation d une partie ou de la totalité du savoir-faire à une entreprise externe. Le troisième choix, découlant du choix stratégique de faire ensemble, consiste à s allier stratégiquement avec d autres partenaires pour réaliser partiellement ou totalement la maintenance. Centre de télémaintenance Site 1 Site 2 Site 3 Figure I.7 : Schéma d'interaction entre les différents composants d'un système de télémaintenance 23

36 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Apport de la télémaintenance Les opérations de télémaintenance sont réalisées au travers d un système de télémaintenance incluant un centre expert de la télémaintenance et des sites à maintenir, elle présente les avantages suivants : Dans l industrie : la télémaintenance s'applique à des systèmes (machines, automates ), reliés par réseau de télécommunications à des centres de maintenance. En cas de panne ou de défaillance de ces systèmes, le centre de maintenance est automatiquement averti et peut déclencher certaines opérations à distance. La télémaintenance évite les déplacements coûteux des techniciens spécialisés du fournisseur pour quelques minutes d'intervention. Elle permet une certaine rapidité et efficacité d'intervention pour répondre à toute demande ponctuelle et assure la sécurité des intervenant dans le cas d opérations dangereuses sur des lignes hautes tension, ou dans l'industrie du nucléaire. La télémaintenance est souvent associée à un système expert d'aide au diagnostic des pannes. La télémaintenance peut se montrer décisive en matière de coûts et de qualité dans certaines configurations matérielles et dans certains domaines d applications Domaines d application Quelques champs d application de la télémaintenance ont été recensés par [STVR02] : Informatique : maintenance de matériel informatique à distance (photocopieur, ordinateur, imprimante, ) où détection et réparation de défaillances sont réalisées à distance, avec également la planification d interventions préventives de remplacement de consommables ou de réglages divers [IVAN03], 24

37 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Médecine : télémaintenance de matériel, télédiagnostic, télésurveillance et même téléchirurgie de patients permettant de réduire les coûts de disponibilité de personnels qualifiés en plusieurs lieux ; les experts sont réunis en un même lieu et travaillent à distance [HAZE03], Aéronautique et militaire : télémaintenance d avions ou d engins militaires à distance afin de maintenir un fonctionnement minimal durant leurs missions [PERE04], [BRES05], Situation de danger, de risque pour l humain : télémaintenance d équipements nucléaires, de matériels pouvant engager la sécurité des agents de maintenance [IVAN03], L industrie : télémaintenance des équipements de production. Figure 1.8 : Architecture de télémaintenance [RASO06] Télémaintenance et coopération L'interprétation des alarmes déclenchées lors de la phase de surveillance peut être découpée en trois parties : Le filtrage, dont le but est de limiter la charge d'informations des alarmes, afin d essayer de ne présenter que les alarmes "intéressantes", La localisation qui a pour but de caractériser ou d'identifier la situation de dysfonctionnement détectée, Le diagnostic qui a pour but de proposer la cause la plus probable du dysfonctionnement observé. On réserve souvent le terme de panne au résultat du diagnostic. La phase de diagnostic a pour but de rechercher les causes premières des phénomènes observés. Il s'agit donc d'une analyse 25

38 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance profonde du procédé. Le télédiagnostic nécessite de connaître le plus d'informations possibles sur le système distant. La coopération entre les différents acteurs de la télémaintenance paraît donc être un point important pour effectuer le télédiagnostic dans les meilleures conditions. Cependant, même si la coopération entre plusieurs experts permet d'augmenter la rapidité et la fiabilité des opérations de télémaintenance, les systèmes actuels permettent rarement de l'exploiter. Celle-ci pourrait pourtant se montrer décisive dans les opérations de détection, de diagnostic et de prise de décision, Figure(1.9). Les systèmes de télémaintenance coopérative permettant de réduire les coûts et d'augmenter la vitesse et l efficacité de réparation sont des systèmes spécifiques, pour des applications bien déterminées. Peu d études scientifiques ont été établies pour la réalisation de ces systèmes ou pour établir des approches méthodologiques. La première étape de l approche méthodologique et générale de l activité de coopération distante est la connaissance précise de ce qu est la coopération. 26

39 Filtrage Localisation Diagnostic Capteurs Actionneurs Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance Système Voir Comprendre Agir Signaux COOPERATION HUMAINE = FACTEUR D EFFICACITE Alarmes Pannes Propositions d actions Décision Interprétation Signaux Génération d alarmes Alarmes Pannes identifiées Aide à la décision Figure 1.9 : Schéma fonctionnel d un système de télémaintenance [STVR02] La e-maintenance Avec l extension d Internet, les systèmes de télémaintenance émergent vers le concept d e-maintenance. Le système d e-maintenance sera implémenté sur une plateforme distribuée coopérative intégrant différents systèmes et applications de maintenance [RASO06]. Cette plateforme doit prendre appui sur le réseau mondial d Internet (d où le terme e-maintenance) et la technologie web permet d échanger, de 27

40 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance partager et de distribuer des données et des informations et de créer ensemble des connaissances. L architecture d e-maintenance se fait via un réseau web qui permet de coopérer, d échanger, partager et de distribuer ces informations aux différents systèmes partenaires de ce réseau. Le principe consiste à intégrer l ensemble des différents systèmes de maintenance dans un seul système d information [MULL05]. Les systèmes proposent différents formats d information qui ne sont pas toujours compatibles pour le partage ce qui nécessite la coordination et la coopération entre les systèmes pour les rendre interopérables. D après [SPAD04], l interopérabilité est «la capacité qu ont deux systèmes de communication à communiquer de façon non ambiguë, que ces systèmes soient similaires ou différents. On peut dire que rendre interopérable, c est créer de la compatibilité.» L architecture d e-maintenance doit alors assurer l interopérabilité avec chacun de ces différents systèmes La s-maintenance Le «s» de la s-maintenance, signifie sémantique [RASO05] et est une architecture encore plus performante au niveau de la communication et de l échange des données entre les systèmes. Ce système prend appui sur le concept d e-maintenance avec un échange d informations basé le web sémantique. La sémantique de l information échangée nécessite la création d ontologie du domaine commune aux différents systèmes. Elle permet d utiliser et créer des connaissances et des compétences ce qui aboutit à l utilisation des techniques du management des connaissances et permet de capitaliser des connaissances acquises. Les systèmes collaborent, ce qui suppose un effort coordonné pour résoudre ensemble des problèmes. L architecture d une plateforme de s-maintenance prend appui sur l architecture d e-maintenance où l interopérabilité des différents systèmes intégrés dans la plate-forme est garantie par un échange de connaissances représentées par une ontologie. Afin que le partage de l information dans le réseau coopératif d e-maintenance soit sans difficulté, afin de formaliser cette information d une façon à pouvoir l exploiter dans les différents systèmes faisant partie du réseau. En approfondissant la coordination entre les partenaires du réseau et nous élaborons une base ontologique du domaine de partage de l information. 28

41 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance La maintenance distribuée La maintenance distribuée est définie comme une approche de mise en oeuvre de la maintenance basée sur l analyse des activités et des ressources selon une approche réseau. L architecture du système résultant comprend un ensemble de processeurs (humains, matériels et informationnels), internes ou externes à l entreprise, qualifiés pour réaliser un ensemble de processus. Les couples processus-processeur sont sélectionnés selon une analyse des impacts techniques, stratégiques et économiques. Ainsi, lors d'une opération de télémaintenance, pour établir le diagnostic, les experts humains ou logiciels peuvent se baser sur un ensemble d'informations stockées en temps réel dans une base de données (qui représente l'état des équipements à surveiller). Equipement à surveiller Activité de maintenance Ressources humaines, Matérielles Capteur et cameras Stratégies de maintenance Base de données Système de surveillance Diagnostique Pronostique Figure 1.10 : Fonctionnement d'un système de maintenance utilisant les informations d'une base de données [KEFF01] Les systèmes de télémaintenance sont habituellement constitués des trois parties qui sont la surveillance, le diagnostic et la maintenance proprement dite. Ces tâches peuvent être réalisées par des opérateurs humains ou par des systèmes technologiques (capteurs, réseaux de neurones ). Elles peuvent être effectuées sur place ou à distance pour au moins une part d'entre elles. 29

42 Chapitre 1 : Les concepts de la maintenance 11. Conclusion Un programme de gestion de la maintenance ne peut atteindre les résultats voulus sans la préparation du terrain et sans l implication du personnel. Ces deux conditions sont importantes pour la réussite d un système de gestion de la maintenance. De plus, il faudra assurer la communication et la coopération entre les différents membres de l équipe, ces deux aspects de la maintenance feront l objet du chapitre suivant. 30

43 Chapitre 2: Coopération et collaboration Chapitre 2 Coopération et Collaboration 31

44 Chapitre 2: Coopération et collaboration 1. Introduction Dans le chapitre précédant, nous avons présenté les systèmes de e-maintenance comme étant des systèmes coopératifs complet, permettant d appliquer et de valider de nombreux concepts de coopération, au sein d une organisation, dont la complexité résulte de la nécessité de mettre en relation dans le temps et dans l'espace, différents acteurs, possèdant chacun un des métiers nécessaires à la maintenance. Face à ce constat, la coopération se propose de substituer au schéma linéaire en un schéma d'organisation pluridisciplinaire. 2. Coopération et collaboration 2.1. Qu est ce que la coopération? Il n existe pas de consensus sur une définition ou sur une conceptualisation précise de la coopération [SMIT95]. Face au nombre important de définitions de la coopération et du fait de sa proximité avec d autres concepts, nous allons présenter quelques définitions qui permettent de cerner les principales facettes de la coopération. Etymologiquement, le terme «coopération» vient de l association de la racine operare et du préfixe co, i.e. travailler ensemble, conjointement. Cette idée de travail commun est retrouvée dans la définition du Petit Robert qui définit la coopération comme «l action de participer à une œuvre commune. Coopérer consiste à agir, travailler conjointement avec quelqu un au succès de quelque chose, à l exécution d un projet commun». De cette définition, il ressort deux idées importantes : la coopération est une action ayant pour but la réalisation d un travail commun. [DAME00] parle d action finalisée. D autre part la coopération se définissait surtout comme une activité qui vise à répondre à un besoin, et non comme une fin en soi. Dans la littérature, la plupart des définitions mettent l'accent sur le processus par lequel des individus, des groupes et des organisations travaillent ensembles, interagissent et entrent en relation dans le but d'un gain ou d'un bénéfice mutuel [SMITH95]. La coopération est une situation dans laquelle les objectifs des parties prenantes sont positivement liés [TJOS]. L atteinte de l objectif du but de l un aide les autres à atteindre leurs buts. 32

45 Chapitre 2: Coopération et collaboration La notion d interaction est fondamentale, la coopération ne se limitant pas à un simple échange d informations. [DAME00] insiste sur l idée de relations de réciprocité. [SOUB94] ajoutent que le coût spécifique de la coordination est inférieur au bénéfice de celle-ci dans la poursuite de l objectif. La coopération entre plusieurs acteurs implique l existence d une volonté de coopérer de la part des acteurs, qui est le résultat d un calcul individuel sur l intérêt de la coopération. Si on reprend les travaux de [AXEL92], la coopération est fondée sur un calcul donnant-donnant. Cette volonté est liée à la nature et au niveau d interdépendance entre les parties, qu elle soit liée à la division du travail cité par [DAME00] ou à l appartenance à un groupe. L accent a été mis sur les divergences d objectifs des individus et de ce fait de la nécessité que les individus soient dépendants pour qu ils coopèrent. La coopération peut se définir alors comme un accord, un engagement formel ou informel (de durée variable) impliquant une interaction entre les membres de différentes fonctions ou métiers de l organisation, qui vont combiner ou mettre en commun leurs ressources (compétences, ) afin de réaliser l objet de l accord et d atteindre des objectifs communs et individuels. En résumé, la coopération est avant tout une action. Cette action a un caractère particulier : elle est conjointe, ce qui implique qu'il y ait plusieurs personnes en cause dans la coopération au sein d une équipe de maintenance. On coopère pour améliorer les conditions de réalisation de sa tâche en espérant ainsi réparer les défaillances actuelles et anticiper sur les dysfonctionnements ultérieurs Un cadre temporel Il est très important de définir précisément un cadre temporel à la coopération. La gestion de projets s'accommode mal de périodes informelles de travail collectif. Pourtant c'est à cette condition que les acteurs coopèrent effectivement. A des moments précis dans le déroulement du projet on doit identifié des "zones de coopération" où les acteurs doivent produire conjointement une solution Un cadre spatial Le plus souvent on considère que la coopération implique la co-présence, physique ou virtuelle (à travers un réseau avec des outils de travail collaboratif). On 33

46 Chapitre 2: Coopération et collaboration peut se demander si l'espace partagé ne peut pas être suffisamment fédérateur pour constituer un cadre spatial à la coopération. Quand on dit "espace partagé", on entend un environnement informatique par exemple avec des outils et des modèles partagés Un cadre conceptuel La coopération implique un partage au niveau des connaissances. Le cadre conceptuel est à minima un ensemble de connaissances communes permettant d'arriver à un minimum de compréhension réciproque. Cela implique une période d'apprentissage. Ce cadre conceptuel repose sur : des règles qui sont d'une part des règles de fonctionnement mais aussi des règles liées au produit et au métier. Le plus souvent on voit apparaître des règles inter métiers locales au collectif. Des objets qui sont en l'occurrence des modèles CAO, mais les travaux les plus nombreux référence aux croquis et schémas comme objets privilégiés. Localement ces objets sont parfois la représentation de symboles et acquièrent un statut de convention. Ces conventions peuvent avoir une dimension locale (les entités de coopération, "points de départ") mais aussi une dimension plus large (le dessin industriel est un exemple de convention partagée dans le domaine de la mécanique). Il est intéressant de souligner le caractère dynamique et versatile du processus Comment distinguer «coopération» et «collaboration»? Il est souvent fait référence aux termes de coopération et de collaboration de manière interchangeable. Si les dictionnaires renvoient chaque terme l un à l autre comme parfaitement équivalents, des distinctions apparaissent par l usage de ces mots insérés dans un énoncé scientifique. [CERIS99] attribue à ce souci de clôture sémantique la distinction entre des situations d apprentissage différentes. Il choisit la distinction opérée par les ergonomes qui s appuie sur la répartition des tâches. 34

47 Chapitre 2: Coopération et collaboration La coopération désigne selon cette orientation, «une organisation collective du travail dans laquelle la tâche à satisfaire est fragmentée en sous-tâches. Chacune de ces sous-tâches est ensuite affectée à un acteur, soit selon une distribution parfaitement horizontale dans laquelle tâches et acteurs sont équivalents, soit selon une logique d attribution en fonction des compétences particulières de chacun». La collaboration quant à elle se définit par «une situation de travail collectif dans laquelle tâche et but sont communs. Tous les acteurs travaillent sur les mêmes points.» La nature des opérations est du même ordre [BIGN99]. C est la principale distinction avec la coopération. Cerisier évoque l idée que dans la pratique, les activités collectives conduites relèvent souvent partiellement d une logique de coopération et partiellement d une logique de collaboration. En effet, un projet coopératif peut induire, par exemple, des confrontations collaboratives de points de vue. De même, des stratégies de partage des tâches peuvent être remarquées dans des travaux collaboratifs. Cependant, chaque projet fonctionne selon une logique dominante, coopérative ou collaborative. Cerisier ajoute que ce choix n est pas neutre sur la vie des projets et leur effet sur les apprentissages. Si la littérature tend à confondre les concepts de coopération et de collaboration que nous venons de distinguer sur la dimension tâche, la réalité des pratiques de coopération tend à montrer qu un projet coopératif comprend des étapes collaboratives. Il apparaît donc opportun de s orienter vers une définition globale de la coopération admettant l existence de différents types de coopération au cours du processus de coopération. Pour cela, [CISS99] s est appuyé sur la hiérarchie pour définir le concept de la coopération, qui est le terme générique recouvrant en fait des niveaux différents de " rapport à l'autre ". Ils définissent de la manière suivante les mécanismes généraux de coopération susceptible d'émerger d'un tel dispositif, classés selon le triptyque coopération/collaboration/co-décision : Niveaux hiérarchiques Définition 35

48 Chapitre 2: Coopération et collaboration Coopération Collaboration Codécision La coopération apparaît quand des actions individuelles contribuent aux actions des autres et vice-versa La collaboration est le fait de travailler ensemble dans l'exécution d'une certaine action, générant une compréhension commune et une connaissance partagée. Le résultat est ainsi imputable au groupe tout entier. La co-décision concerne les décisions de groupe ou inspirées par le groupe, les acteurs étant soit indifférenciés, soit dotés de statut particulier. La crédibilité et la création de connaissances partagées et de reconnaissance mutuelle sont aussi importants que pour la collaboration. Tableau 2.1 : Classification des mécanismes de coopération Donc, La coopération tend à être confondue avec d autres formes d activités collectives et plus particulièrement avec la collaboration. Face à ce flou, nous nous interrogeons sur la mise en évidence d une typologie des situations de coopération Les formes de coopération La forme des processus de coopération est sans doute le critère qui permet le mieux de cerner le «pourquoi» de la coopération. [SCHM91] distingue trois formes de base : - La forme augmentative a pour but d augmenter les capacités cognitives des acteurs d un projet, considérées comme équivalentes et limitées, en combinant ces capacités pour répondre au problème de rationalité limités étudié par Simon [SIMO57]. - La forme intégrative vise à répondre au problème de spécialisation croissante des connaissances d une part, et d augmentation de la complexité des projets d autre part (complexité au sens de l association de multiples techniques, méthodes ou outils). Il s agit de faire intervenir des acteurs sur des sous-tâches qui correspondent à leur savoir-faire, et d intégrer ces sous-tâches dans un ensemble performant et cohérent, 36

49 Chapitre 2: Coopération et collaboration - La forme confrontative vise à obtenir un consensus qui atténue ou supprime les problèmes de contestabilité des décisions prises, alors que des acteurs aux savoir-faire similaires mais aux objectifs variés portent un avis sur ces décisions. Une telle typologie peut permettre de définir, pour un certain nombre d activités coopératives, les objectifs locaux de ces activités, les savoir-faire et les modes d organisation de ces savoir-faire à mettre en œuvre pour atteindre ces objectifs, comme par exemple pour les activités de diagnostic [JOUG99]. D autres typologies sont plus particulièrement basées sur la façon dont est mise en œuvre la coopération (ou sur les modes de coopération), c est à dire sur les caractéristiques des acteurs concernés, et sur les modalités d occurrence des activités coopératives Les modes de coopération Il existe différents modes de coopération essentiellement Homme-Homme, mais également Homme-Machine. Dans le cadre de la coopération Homme-Machine, [MILL95] définit la coopération horizontale comme un moyen de réguler l activité humaine de supervision au moyen d un partage des tâches entre l opérateur et un outil d aide à la décision ou à l action. Cette structure de coopération comprend deux décideurs : l un humain et l autre artificiel entre lesquels sont partagées les décisions à prendre. Ce partage est réalisé par un allocateur de tâches selon des critères de performance de chaque décideur mais également en tenant compte des capacités de chacun des acteurs. Dans la coopération verticale, l outil ne fait que proposer des conseils à l opérateur qui reste le décideur final. [JOHA88] et [SCHM91] on proposé d avantage de critères pour qualifier les modes de coopération : le lieu, le temps, et la nature des relations entre les acteurs. Dans la coopération dite «à distance» les acteurs coopérants au même endroit sont capables d interagir librement, alors que les acteurs coopérants à distance sont contraints dans leurs interactions par la disponibilité et les capacités du moyen de communication. 37

50 Chapitre 2: Coopération et collaboration Les différentes tâches ou sous-tâches d un travail coopératif peuvent être effectuées simultanément (coopération synchrone) ou reportées dans le temps (coopération asynchrone). L intervalle de temps entre deux tâches coopératives varie d autant. Les sous-tâches peuvent aussi être réalisées comme une suite d actions étroitement couplées ou comme une série d actions interconnectées. Dans le mode collectif du travail coopératif, les individus coopèrent ouvertement et consciemment : ils constituent un groupe qui a une responsabilité commune. Dans le mode distribué, au contraire, les individus sont semi-autonomes. Chacun peut modifier son comportement selon les circonstances et avoir sa propre stratégie : dans cette situation, chaque travailleur n est pas nécessairement conscient des autres ni de leurs activités : ils coopèrent au travers de leur espace de travail. Enfin, dans le cadre de la coopération directe, les travailleurs interagissent en échangeant une information symbolique : ils communiquent, alors que dans la coopération indirecte, ils coopèrent via un appareillage technique, typiquement une machine. Reste à analyser la façon dont les acteurs se coordonnent dans la mise en œuvre de ces processus coopératifs, et surtout la façon dont ils sont organisés Les modes d organisation Le travail en commun nécessite de planifier, de coordonner et de réguler les actions des différents acteurs impliqués dans le système. La manière dont sont mises en œuvre ces trois activités est étroitement liée aux modes d organisation des acteurs. Nous avons retenu les travaux de deux auteurs ayant plus particulièrement travaillé sur la définition des modes d organisation: Rasmussen et Mintzberg. [MINT93]. Rasmussen a définit un certain nombre de modes d organisation, allant de l autocratie à l anarchie, en passant par les modes d organisation hiérarchique, bureaucratique, démocratique et diplomatique : 38

51 Chapitre 2: Coopération et collaboration - L organisation autocratique, un seul décideur a la responsabilité de la coordination des activités entre les différents acteurs. Ces acteurs coopèrent d ailleurs essentiellement dans l action par échanges d informations, puisqu ils n ont aucun pouvoir de décision. - L organisation hiérarchique est stratifiée. La coordination est distribuée de telle manière qu un décideur d un niveau donné évalue et planifie les activités du niveau inférieur. - L organisation bureaucratique donne lieu à une coordination hétérarchique, où les décideurs peuvent intervenir dans les domaines de leurs supérieurs ou subordonnés pour coopérer (la hiérarchie des décisions est différente de celle des acteurs). - L organisation anarchique, chaque opérateur planifie sa propre activité, sans interaction avec les autres décideurs. La communication existe seulement dans le contenu du travail. La coordination relative à une organisation démocratique entraîne une interaction et une négociation entre tous les acteurs de l organisation. - L organisation diplomatique Chaque décideur négocie avec ses voisins concernés et le flux d informations est localement planifié Modes de coordination [MINT79] a défini quant à lui cinq modes de coordination : par ajustement mutuel, par supervision directe, par standardisation des procédures, des résultats et des qualifications. - L'ajustement mutuel : Il réalise la coordination du travail par simple communication informelle. Grâce à l'ajustement mutuel, le contrôle du travail reste entre les mains des collaborateurs. A cause de sa simplicité, l'ajustement mutuel est naturellement utilisé dans les organisations les plus simples. Paradoxalement, il est aussi utilisé dans les organisations les plus complexes parce qu'il est le seul qui marche dans des circonstances extrêmement difficiles. - La supervision directe : A mesure qu'une organisation croît et quitte l'état de simplicité primitive dans lequel elle se trouvait au départ, on voit apparaître un second mécanisme de coordination. La supervision directe est le mécanisme de coordination par lequel une personne se trouve investie de la responsabilité du travail des autres. 39

52 Chapitre 2: Coopération et collaboration - La standardisation des procédés : En cas de standardisation, la coordination des diverses parties est incorporée dans le programme de travail dès la conception, les besoins de communication s'en trouvent donc réduits. Les procédés de travail sont standardisés lorsque le contenu du travail est spécifié ou programmé. - La standardisation des résultats : Il est également possible de standardiser les résultats du travail (par exemple en spécifiant à l'avance les dimensions du produit, ou la performance à atteindre). Dans ce cas peu importe aux différents intervenants comment l'autre fait son travail, l'important est que chacun puisse compter sur les qualités définies des travaux ou produits intermédiaires. - La standardisation des qualifications : Il arrive que ni le procédé ni les résultats ne puissent être standardisés et qu'une certaine coordination soit néanmoins nécessaire. Une solution est de standardiser la qualification et le savoir des personnes qui effectuent le travail. La formation de ces personnes est donc spécifiée. La standardisation des qualifications parvient indirectement au résultat qui est obtenu de façon directe par standardisation des procédés ou des résultats. Par exemple, lorsqu'un chirurgien et un anesthésiste se trouvent dans une salle d'opération, ils ont à peine besoin de communiquer; grâce à la formation que chacun d'entre eux a reçue, il sait exactement à quoi s'attendre de la part de l'autre. Dans certains modes d organisation, comme dans le cas de la standardisation des procédures, l allocation des rôles et des tâches est rigide, et l organisation ne permet pas de résoudre des problèmes posés par des situations nouvelles. Dans d autres, comme dans le cas ou le moyen principal est l ajustement mutuel, l organisation peut résoudre des problèmes pour lesquels elle ne dispose pas de procédure toute faite. Dans ces cas, pour spécifier les fonctionnalités coopératives d un système, il est important de décrire un modèle de résolution collective de problème. Mais peut-on dire qu il existe une véritable coopération entre les membres d une organisation autocratique, puisque la décision est réservée à une seule personne et tous les autres acteurs n ont qu à suivre ses ordres, il n y a donc pas de coopération dans la décision. De même, est-il possible de mener une action commune dans une organisation anarchique ou chacun fait ce qu il veut et uniquement ce qu il veut, et il n y a donc de coopération ni dans les décisions, ni 40

53 Chapitre 2: Coopération et collaboration dans l action? Ces deux modes d organisation extrêmes nous semblent constituer des critères déterminants de qualification des situations non coopératives. La typologie de Mintzberg nous permet quant à elle de déterminer les situations coopératives, mais incompatibles avec la génération d innovations, qui est notre principale préoccupation. Nous proposons de nous baser sur ce critère du mode d organisation, en plus des définitions de Schmidt [SCHM91] sur la performance des activités coopératives, pour définir un outil de détection des situations coopératives Les comportements et connaissances des individus lors de la coopération Les comportements humains lors d une coopération représentent une part importante de la coopération proprement dite ; en effet, il ne suffit plus de rassembler plusieurs experts même très compétents pour obtenir un résultat satisfaisant de coopération. Des phénomènes humains négatifs peuvent apparaître. Les personnes peuvent par exemple produire simultanément les mêmes résultats ce qui n est pas très profitable lors d une coopération. Il est donc important de connaître les travaux déjà réalisés dans ce domaine Comportement individuel Chaque personne intervenant dans la résolution d un problème possède une façon propre de raisonner, des connaissances spécifiques ainsi qu un comportement que nous allons essayer de préciser. Les différentes personnes utiliseront leurs connaissances propres pour résoudre les problèmes qui leur seront soumis. La modification des connaissances est un domaine de recherche à part entière, on utilise par exemple dans certain cas des bases de données, ou des graphes conceptuels Comportement collectif Les comportements individuels engendrent des comportements collectifs complexes ; certains chercheurs se sont intéressés à les classer le plus simplement possible. La coopération dans son ensemble peut être vue comme un ensemble de six types primitifs de coopération : 41

54 Chapitre 2: Coopération et collaboration Equivalence : une coopération par équivalence est définie par un ensemble d agents, un ensemble d informations partielles (produites par n importe quel agent), et un critère, utilisé pour choisir l un des agents. Quand plusieurs agents coopèrent par équivalence, cela signifie que chacun des participants est équitablement susceptible de produire une grosse partie de la solution au problème. Mutation : une coopération par mutation est définie par deux agents et une fonction reliant la sortie du premier à l entrée du second. Quand différents agents coopèrent par mutation, cela signifie qu une grande partie de l information produite par l un des agents est utilisée par les autres. Spécialisation : une coopération par spécialisation est définie par un agent, un ensemble d agent et un ensemble d informations dans lequel est spécialisé l un des agents. Quand des agents coopèrent par spécialisation, cela signifie qu une partie spécifique de l information est toujours produite par le même agent. Redondance : une coopération par redondance est définie par différents agents, un ensemble de parties d information et trois fonctions. La première fonction vérifie qu il y a des attributs communs dans les éléments produits par les agents, la seconde informatise un nouvel élément en fonction des attributs communs, enfin, la troisième fonction est utilisée comme un critère de fusion. Quand on observe une coopération par redondance, cela signifie que les agents produisent la même information. Complémentarité : une coopération par complémentarité est définie de manière similaire à la coopération par redondance, excepté qu il y a différents attributs non communs entre les éléments produits par les deux processus. L expertise commune de certains attributs peut être utilisée pour guider le processus de fusion. Quand il y a coopération par complémentarité, différents éléments sont produits par chaque agent et doivent être fusionnés. Simultanéité : une coopération par simultanéité signifie que différents agents produisent des éléments indépendants d information en même temps. Ces éléments ne doivent pas être fusionnés. A partir de ces types primitifs de coopération, on peut réaliser une coopération composée dans le but de modéliser les séquences de coopération pendant 42

55 Chapitre 2: Coopération et collaboration l intersection, chaque type de coopération peut être composé à partir des six types de coopération vue précédemment Organisation d un groupe de membres coopérants Un groupe est souvent définie comme étant un ensemble d entités réparties et distinctes qui sont reliées par but commun. Un groupe peut être actif ou passif (selon qu il existe un échange de données entre les membre ou pas), dynamique ou statique (selon que les membres peuvent changer leurs rôles pendant le coopération ou non). Ouvert ou fermer (selon qu il accepte ou non l interaction des membres qui n appartiennent pas au groupe), déterministe, non déterministe ou anonyme (les membres du groupe se connaissent tous, seulement quelques membres se connaissent ou aucun ne se connaît), permanent, à la longue durée ou à courte durée (selon la tache à réaliser). La structuration des groupes et du travail peut être décrite à deux niveaux différents : niveau statique ou niveau dynamique Organisation statique Elle reflète généralement la structure relativement stable dans le temps d une organisation. Elle comprend d une manière générale : Des projets, Des activités au sein de ces projets, Des tâches à accomplir et à coordonner au sein de ces projets, Des individus, lesquels sont membres d un projet et participent à une ou plusieurs activités qui les caractérise au sein d un projet (chef, exécutant, visiteur, ), d une activité (responsable, consultant, ) ou d une tâche, Des documents, qui peuvent être publics ou appartenir à un projet spécifique ou une activité particulière. On peut donc identifier les aspects spécifiques de cette organisation statique : La création et la destruction des projets, des activités et des tâches L ajout ou suppression de membres (individus ou document) à un projet, activité ou la tâche, 43

56 Chapitre 2: Coopération et collaboration Le contrôle de la sécurité : en effet, l appartenance d un individu à un projet, une activité ou une tâche, et le rôle qu il y joue, déterminent les droits qu il possède sur les documents présents dans la coopération, La persistance des données Organisation dynamique Elle reflète généralement la structure des utilisateurs effectivement connectés et des données effectivement manipulées à un instant précis. Elle est en quelque sorte une instance dynamique de la structure statique précédemment décrite. Le terme de session est souvent employé dans la littérature pour nommer les éléments de cette instance. La notion de groupe est prépondérante dans le travail coopératif. Les utilisateurs de telles applications sont regroupés en fonction de différents critères qui peuvent être : la distance, l affinité, les compétences, la partie du travail qu ils réalisent etc. On peut identifier des aspects spécifiques de l organisation dynamique : L identification, la connexion et la déconnexion, La création d une session, l entrée d un utilisateur dans la session, la sortie d un utilisateur d une session et la destruction d une session. De tels mouvements peuvent être explicites (un utilisateur demande à rentrer ou à sortir d une session de travail coopératif correspondant à une activité dont il est membre) ou implicite ( un utilisateur ouvrant un document déjà édité par un autre membre d une même activité se retrouve automatiquement dans la même session que lui), La cohérence des sessions. Enfin en ce qui concerne l organisation dynamique d un groupe de membres coopérants, on peut dégager les caractéristiques suivantes : La charge de travail peut varier considérablement dans le temps : tous les membres coopérants peuvent réagir à un événement simultanément, puis rester inactif un long moment, 44

57 Chapitre 2: Coopération et collaboration La charge de travail peut varier dans l espace ; deux membres peuvent effectuer une opération conjointement pendant que les autres en attendent le résultat pour réagir, Le rôle et les droits des participations peuvent également changer : un membre observateur (donc inactif) peut devenir un membre acteur, La qualité de service demandée peut être modifiée : par exemple si l on introduit une connexion vidéo entre deux sites Exclusion mutuelle Plusieurs travaux traitent de l exclusion mutuelle dans les systèmes répartis. Ces algorithmes peuvent être classés en deux catégories selon la stratégie d accès à la section critique. L utilisation d un jeton La première catégorie des algorithmes repose sur l utilisation d un jeton qui circule entre les sites communicants. L unicité de ce dernier garantie d une façon triviale l utilisation de la section critique. Le problème majeur dans cette catégorie d algorithmes est l ordre de passage du jeton entre les sites, plusieurs sont les travaux présentés comme solution de ce problème, tel que l utilisation d un ordre de priorité entre les sites ou l utilisation d une structuration des sites sous forme d arborescence. Parmi les caractéristiques les plus importantes de ces algorithmes, on trouve la mobilité de l arborescence pendant le passage du jeton entre les sites et la réduction importante du nombre de messages qui peut être de l ordre de log(n), ou de quatre (dans le cas d une arborescence étoile, avec le site de plus forte probabilité de demande de la section critique au centre). [RAY89] a proposé un algorithme qui repose sur l utilisation d un arbre statique pour la structuration des sites, afin de diminuer le nombre de messages, mais sa structuration n est pas trop tolérante aux fautes. Demande de permission La deuxième catégorie est fondée sur le concept de permission, si un site Pi veut entrer en section critique, il doit demander et obtenir la permission d un certain nombre de sites. Selon a structuration des sites, avec ou sans ordre de priorité, cette catégorie peut être subdivisée en deux sous classes, dans la première sous classe, si un site Pi a obtenu la permission d un site Pj alors cette permission 45

58 Chapitre 2: Coopération et collaboration ne concerne que le site Pj, et on parle dans ce cas de la permission Individuelle, dans la deuxième sous classe la permission attribuée par le site Pj au site Pi engage tous les sites qui doivent obtenir la permission (d entrée en section critique) de la part de Pi et dans ce cas on parle d une permission d Arbitre. Dans la deuxième sous classe, quand le site Pj sort de la section critique il doit envoyer un message de libération de la section critique au site Pj afin que ce dernier puisse satisfaire d autres demandes. 3. La décision collaborative Karacapilidis [KARA01] associe la décision collaborative à un processus "argumentatif" où chaque participant doit tenir compte des autres collaborateurs pour comprendre les contraintes et les solutions au problème posé, les intérêts et les priorités de chacun. En intelligence artificielle et système multi agents, Panzarasa [PANZ02] propose la définition d une prise de décision collaborative comme étant associée à un groupe d agents distribués qui coopèrent pour atteindre des objectifs supérieurs aux capacités individuelles des agents. Une prise de décision collaborative est généralement associée à un mode de raisonnement distribué selon lequel un groupe d agents travaillent en collaboration via un espace commun de recherche [PANZ02]. En Sciences pour l Ingénieur, Laborie définit l activité de prise de décision collective comme une "convergence d'interactions cognitives et visuelles, planifiées ou opportunistes, où des personnes acceptent de se rassembler pour un objectif commun, dans une période définie, soit au même endroit, soit dans des endroits différents, dans le but de prendre des décisions" [LABO06]. Dans le même domaine, Jankovic [JANK06] définit la décision collaborative comme une décision collective où chaque acteur a des objectifs différents et, souvent même, conflictuels avec les autres acteurs intervenant dans le processus de prise de décision. Ces définitions mettent à nouveau en évidence avec la définition du travail collaboratif) les différences de point de vue et de dénomination des auteurs travaillant sur cette problématique. Néanmoins, ces définitions confirment la possibilité, pour les acteurs collaborant, de poursuivre des objectifs distincts les uns des autres et celle d une alternance de travaux collectifs et individuels au sein d activités de décisions collaboratives. 46

59 Chapitre 2: Coopération et collaboration 3.1. Le processus de décision collaborative Il traduit le déroulement d une activité assez complexe, pour laquelle il est difficile de trouver une définition consensuelle. Les modèles de processus existants concernent, pour la plupart, l activité de conception. Voici deux exemples suivis d un autre modèle de décision collective plus générique. Kvan et Vera [KVAN00 proposent un modèle de processus de conception collaborative. Ils décomposent l activité de conception en une succession d étapes individuelles ou collectives. Ces auteurs considèrent que les acteurs de la collaboration peuvent travailler individuellement sur des portions du problème. Laborie propose également un modèle du processus de décision collective, en s inspirant notamment du processus de Kvan et Vera mais en lui conférant un caractère plus générique Travaux actuels en décision collaborative L actualité des travaux en décision collaborative peut être abordée de manière similaire à celle des travaux en décision ou en travail collaboratif. Les approches théoriques de la décision s intéressent également à la décision collaborative : Ryan [RYAN 02] s est attaché à formuler une fonction d utilité de la décision collaborative, avec l objectif d optimiser cette activité. Xiao [XIAO05] se base sur la théorie des jeux propre à la décision afin de modéliser la décision collaborative dans le cadre de conception collaborative, intégrant ainsi l aspect multidisciplinaire de la collaboration dans son approche de modélisation formelle. Limayem [LIMA01] propose d utiliser une méthode de tri appartenant aux méthodes d aide à la décision afin d aborder la décision collaborative en gestion de projet. Laborie [LABO06] s intéresse à la décision collaborative appliquée au processus de conception concourante dans le domaine aéronautique. Pour cela, il propose la mise en place de salles dédiées aux activités de conception avec un ensemble d outils collaboratifs à disposition des acteurs intervenants. 47

60 Chapitre 2: Coopération et collaboration Jankovic [JANK06] se positionne sur un domaine assez proche de celui Laborie avec l automobile. Mais cet auteur propose une approche plus conceptuelle, en définissant une méthodologie de modélisation des mécanismes de décision collaborative. Fu [FU04] se concentre également sur la décision collaborative en conception. Cet auteur met en évidence les besoins en connaissances auxquels la décision collaborative fait appel, tout particulièrement en conception. L évolution des modes de travail et l avènement des TIC ont fait apparaître, depuis quelques années déjà, des travaux de recherche contribuant à la conception, l intégration et l utilisation d outils informatiques, comme support au travail et à la décision collaborative. Ces travaux concernent également la préparation de l implantation de ces outils aidant à la décision d une équipe. Citons, par exemple : les travaux de Kronsteiner [KRON05] où les auteurs se concentrent sur une étude des besoins concernant les environnements mobiles supportant la décision collaborative. Dans ses travaux, Parsa [PARS07] présente l utilisation d un environnement Internet permettant de partager des connaissances dans le cadre de décisions collaboratives. Dans [SOUB05], Soubie et Zaraté ont une approche conceptuelle de la décision collaborative, en analysant les mécanismes en présence dans les échanges collaboratifs. Ces auteurs intègrent la gestion des connaissances aux systèmes collaboratifs d aide à la décision. Les travaux de recherche en décision collaborative concernent plusieurs domaines applicatifs (l automobile, l aéronautique, ). Nous pouvons compléter avec les travaux de Chim [CHIM04] abordant la décision collaborative via Internet et appliquée en construction, ceux de Wambsganss [WAMB01] sur la gestion du trafic aérien ou encore de Lario [LARI03] sur la décision collaborative dans la chaîne logistique. Ces travaux nous apportent des éléments de modélisation de la décision collaborative même s ils n approfondissent pas les mécanismes lui servant de support. 48

61 Chapitre 2: Coopération et collaboration Figure 2.1 : Modèle du processus de décision collective [LABO06] 3.3. Décision collaborative en maintenance En maintenance, les travaux de recherche s intéressant aux problèmes décisionnels ou collaboratifs dans le contexte applicatif de la maintenance sont peu nombreux même si quelques travaux existent. Pellegrin [PELL97] a notamment essayé d appliquer les concepts de la théorie de la décision aux enjeux de la maintenance. Malgré quelques exceptions, les travaux étudiant la décision collaborative en maintenance sont généralement liés au développement de plateformes d instrumentation d e-maintenance. Citons, par exemple, les travaux de Saint Voirin [STVR06] où des éléments de modélisation des systèmes coopératifs en e- maintenance sont proposés. Les travaux de Kolski [KOLS93] sont plus anciens mais les auteurs se concentrent également sur l étude d un système de télémaintenance pour lequel ils étudient les apports et les aides pouvant intéresser un mainteneur aux différentes étapes d une intervention lors de la prise d une décision. 49

62 Chapitre 2: Coopération et collaboration Certains travaux, comme ceux de Brown, Kaffel ou Anke, se concentrent sur la décision en maintenance sans intégrer la dimension collaborative. Ces travaux proposent des architectures servant de support à la prise de décision [ANKE05] ou simplement une étude approfondie des mécanismes en présence en proposant des éléments de modélisation ou d évaluation des situations étudiées [BROW99], [KAFF01]. Ces travaux intègrent néanmoins le fait que pour les activités décisionnelles en maintenance, les besoins en informations (sur le problème, sur la manière de le résoudre, ) sont un pré requis nécessaire à toute décision Formalisation de la décision collaborative Une décision collaborative peut être résumée de la manière suivante [SUEG08] : - chaque acteur appartenant au groupe n est pas forcément impliqué dans la prise de décision, il peut simplement contribuer à une étape comme, par exemple, la recherche d informations nécessaires à la décision, - le niveau de responsabilité ou de compétence des acteurs joue un rôle important dans la prise de décision (par exemple, si deux mainteneurs réalisent une intervention, le plus souvent, l un deux, ayant plus de responsabilités que l autre, prendra au final la décision même si le second l aide dans cette tâche en lui fournissant les informations et connaissances en sa possession), - une décision collaborative est associée à l ensemble du processus et de ses intervenants conduisant à une prise de décision et non à la seule activité décisionnelle prise par un collectif (correspondant à la codécision), - les acteurs collaborant ne sont pas forcément humains, une collaboration hommemachine est également possible et sera abordée dans nos travaux. 4. Conclusion Le contenu de ce chapitre s est intéressé à fournir un cadre théorique, semi formel du concept de coopération, qui reste pour le moins versatile et flou au point de vue informatique. Cette démarche s est réalisée à travers diverses définitions qui convergent toutes vers le même objectif, l application de la coopération à un processus de conception innovante. Il convient donc de noter, que la coopération 50

63 Chapitre 2: Coopération et collaboration n est pas une fin en soi, et qu elle n a de sens que si elle contribue à l amélioration de performances industrielles ou à la minimisation des conflits. C est pourquoi, notre travail aura pour but de concrétiser toutes les notions et concepts vus précédemment, dans le cadre d un processus de maintenance corrective. 51

64 Chapitre 2: Coopération et collaboration Chapitre 3 CSCW : Computer Supported Cooperative Work 52

65 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) 1. Introduction Dans l'environnement industriel actuel, les entreprises doivent considérer leur savoir et savoir-faire comme leur plus grande force afin de pouvoir réagir et s'adapter, au changement le plus rapidement possible. Ce savoir-faire se retrouve dans l'ensemble des employés de l'entreprise, c est pourquoi, le travail en groupe devient incontournable, et de manière prépondérante dans l activité de maintenance. Cependant, le travail en groupe coûte cher, tant en terme financier qu'en heures de soutien et de formation et d'efforts de la direction pour l'imposer. Mal géré, il peut poser plus de problèmes qu'il n'apporte de solutions. C est pourquoi nous consacré ce chapitre à définir les outils permettant de supporter le travail coopératif. Après une définition du champ d application du CSCW (travail coopératif assisté par ordinateur), nous consacrerons la plus grande partie de ce chapitre à présenter les workflows, ces Groupware dédiés à la coordination du travail coopératif et qui seront au cœur de notre démarche, pour la gestion des interactions entre experts collaborant dans le cadre d un processus de maintenance coopérative. 2. CSCW (Computer-Supported Cooperative Work) Le terme anglo-saxon CSCW, "Computer-Supported Cooperative Work", est employé dans la littérature pour définir l ensemble des systèmes informatiques qui facilitent la coopération d individus autour d une tâche commune. L ordinateur y est utilisé aussi bien pour réaliser des tâches qui nécessitent de l assemblage et de la coordination (la rédaction d un document), que pour réaliser des tâches fondées sur la communication comme, par exemple, une prise de décision par un groupe (group decision support system). L autre terme anglo-saxon souvent utilisé en substitution de CSCW est «Groupware». Ce terme, initialement employé dans le langage courant des scientifiques américains, a vite connu une utilisation plus universelle dans la littérature informatique. En 1978, Peter and Trudy Johnon-Lenz, pionniers dans le travail coopératif, introduisirent le terme groupware pour définir une activité de groupe intentionnelle augmentée d un support logiciel permettant sa réalisation. 53

66 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) 2.1. Les Groupwares Le domaine du Travail Coopératif Assisté par Ordinateur (TCAO) a pour thème d étude les collecticiel (le terme employé dans la communauté française pour désigner groupware). Dans ce cadre, de nombreuses définitions ont été proposées pour caractériser un collecticiel dont nous citons la plus courante, celle de C. Ellis : Computer-based systems that support groups of people engaged in a common task (or goal) and that provide an interface to a shared environment." [ELLI91] Les collecticiels sont des systèmes informatiques qui assistent un groupe de personnes engagées dans une tâche commune (ou but commun) et qui fournissent une interface à un environnement partagé. (traduction de A. Karsenty [KARS94]) Modèle du trèfle Le modèle du trèfle [SALB95], inspiré du modèle conceptuel d un collecticiel proposé par C. Ellis [ELLI94], fournit un cadre conceptuel utile pour déterminer les requis fonctionnels et mener une analyse fonctionnelle. En effet, selon ce modèle présenté dans la figure ci-dessous, un collecticiel couvre trois espaces fonctionnels : Production Communication Coordination Figure 3.1 : Modèle du trèfle [SALB95] L'espace de production concerne l ensemble des fonctionnalités de production d objets partagés tels que des documents communs et la gestion des accès à ces données partagées. Par exemple, les éditeurs partagés, définis dans le paragraphe 2.1, sont dédiés à la production. 54

67 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) L'espace de communication correspond aux fonctionnalités permettant l'échange d'information entre les acteurs du collecticiel. Cet échange est de la communication homme-homme médiatisée (CHHM) [SALB95]. L'espace de coordination correspond aux fonctionnalités dédiées à l assignation de tâches et de rôles aux différents acteurs d une activité collaborative. Ces fonctionnalités ont pour but de coordonner les acteurs afin de réaliser une oeuvre commune. Cette coordination peut s exprimer en terme de planification de tâches. Par exemple, les systèmes workflow Les règles d'or du groupware Comme nous avons pu le remarquer dans la définition initiale du groupware, le groupware touche tous les domaines constituant l'entreprise. C'est-à-dire les hommes et leur management, l'organisation et les processus de travail et les outils informatiques. Nous pouvons mentionner trois règles de base qui aideront à situer un système groupware dans ce contexte, et qui rappelleront son importance et son impact dans l'entreprise. 1- être conscient que le groupware n'est pas qu'un produit logiciel. Il va entraîner des changements sur les pratiques de management, sur l'organisation et sur l'informatique de l'entreprise. - Changement sur le management, d'une part, parce qu'il faudra apprendre aux employés à travailler en équipe et à accepter de partager leurs connaissances et leurs informations avec d'autres. - Changement sur l'organisation. L'entreprise peut être amenée à devoir reconfigurer ses processus afin de les adapter au travail en groupe. C'est aussi en principe le "département" organisation qui va définir le projet groupware et fixer les objectifs de performance. - Changement sur l'informatique. L'architecture du groupware doit s'appuyer sur le système d'information de l'entreprise. Cependant, si les systèmes de communication ne sont pas adaptés pour supporter un système groupware, il faudra penser à changer l'architecture réseau de l'entreprise. 55

68 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) 2- Un projet groupware est un véritable projet de management et du management. Ceci de par son étendue homme, organisation et technologique. Comme tel, le projet groupware doit respecter les règles de conduite de tout projet. 3 - Un projet groupware est un véritable processus de changement. Ce troisième point est la conséquence de tout ce qui a été vu jusqu'ici. Cela demande de travailler avec méthode, tout en restant flexible, et de respecter les trois temps caractérisant les processus de changement qui sont: - Réfléchir sur la cible et définir la vision de l'objectif qui seule provoque et justifie le changement. - Identifier les acquis, les points forts et ce qu'il y a à améliorer, afin d'atteindre la cible définie. - Préparer la transition Implantation d'un groupware Il n'existe pas une méthode unique et parfaite pour implanter un système groupware. D'ailleurs, chaque société de conseil en groupware a sa propre marche à suivre. De plus, suivant l'importance du projet, du budget et du délai, toutes les étapes ne sont pas nécessairement respectées, alors que d'autres voient leur poids se réduire. Bien qu'il existe plusieurs manières d'approcher une implantation de groupware, une ligne directrice se profile derrière toutes ces méthodes, à savoir: Étude préalable, définir les conditions de mise en œuvre et actions d'accompagnement. Identifier les projets porteurs. Adopter une démarche de conduite du changement. Impliquer le personnel, formaliser les règles de fonctionnement avec lui, communication des enjeux, formation et soutien. Application compréhensible et conviviale pour l'utilisateur Conséquences de la mise en place d un groupware Apports théoriques 56

69 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) - L'information circulera mieux et plus vite, et sera traitée d'une manière plus globale, prise dans son environnement, puisqu'il sera alors possible de la comparer immédiatement à d'autres, ainsi que de la compléter par des informations venant d'autres sources externes. - Toute l'information importante est mémorisée et partagée, la capitalisation des connaissances de l'entreprise s'en trouve ainsi améliorée. Elle est de ce fait consultable en tout lieu de l'entreprise et en tout temps, par ceux qui en ont besoin et en ont les droits d'accès. - Fiabilité accrue dans les processus en garantissant un cheminement identique à chaque fois et identifié. - Réduction des coûts. Diminution des frais de déplacement et des frais d'administration. Réduction également des frais de papier, de gestion, d'organisation et d'entreposage de tous les documents de l'entreprise à conserver. - Augmentation de la rentabilité des employés, certaines tâches étant supprimées. Le nombre de réunions physiques est réduit au profit des forums électroniques, qui permettent de s'y connecter à "temps perdu". Les temps de déplacement sont, par conséquent, réduits. - La communication, collaboration et coordination sont optimisées pour travailler ensemble, tant en interne qu'avec l'extérieur, fournisseurs, clients, voire même avec des concurrents pour la réalisation de plates-formes communes de commerce. - Le groupware permet de par son fonctionnement d'avoir des outils de statistiques sur le temps d'exécution des différentes tâches, sur le rendement des hommes et des processus, sur les goulots d'étranglement dans un processus, sur les coûts, etc Difficultés La première difficulté est celle découlant de tout projet quel qu'il soit, à savoir le mener à bien en respectant délai, coûts et spécifications. Les difficultés 57

70 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) interviennent dans les trois domaines du groupware, à savoir dans le management, l'organisation et la technique. Management - La volonté de protéger sa connaissance en ne la mettant pas à disposition des autres va mettre une limite au bon fonctionnement du groupware. - Un conflit entre reconnaissance par les autres de sa valeur (en diffusant beaucoup d'informations) et pouvoir va naître chez certains individus. - Certains peuvent être systématiquement contre tout changement et notamment ceux provoqués par l'arrivée des nouvelles technologies de l'information. - De part l'archivage de toute l'information de l' entreprise et des messages des forums électroniques, certains intervenants peuvent craindre l'utilisation qui sera faite de leurs interventions et de leurs communications et des jugements en résultant, ce qui nuit à la spontanéité de leur comportement. - Un des excès les plus connus est la mise en copie systématique des messages électroniques qui conduit à occuper inutilement le réseau et à une surcharge d'informations chez les managers qui perdront alors temps et énergie à les lire et à en faire le tri. - Un autre abus est de considérer comme acquis et accepté le contenu de tout message diffusé par messagerie ou stocké dans la base partagée. - De plus, les relations peuvent se détériorer en cas de tension entre personnes. Les échanges électroniques, de part leur sécheresse, ne permettent pas de s'expliquer ni de se comprendre. Il est d'ailleurs conseillé que les personnes participant à des forums électroniques se rencontrent avant de commencer à collaborer, afin qu'elles apprennent à se connaître et sachent quel est le vocabulaire employé et la manière de penser des autres participants. Finalement que la glace se brise. Organisation 58

71 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) - Le responsable de projet peut voir une résistance à l'introduction du groupware. En effet, les utilisateurs sont soudain confrontés à une nouvelle application informatique souvent inconnue, dont ils devront apprendre le maniement, et qui leur demande de modifier leurs habitudes de travail. L'intérêt pour un outil qui leur impose une façon de travailler n'est pas immédiate. Par exemple, le workflow donne l'impression à l'utilisateur de lui imposer son travail à faire à un moment donné, plus qu'une instruction au téléphone ou une note écrite. Technique - La compatibilité des réseaux, poste de travail et entre certaines messageries peut poser des freins. - La sécurité, non seulement liée à l'ouverture de l entreprise sur le net, mais aussi à tout ce qui implique la diffusion d'informations sensibles à l'interne, comme par exemple une "curiosité" déplacée d'employés indélicats, peut poser problème Taxonomies des Groupwares Dans cette partie, nous présentons trois taxonomies aux caractéristiques complémentaires afin de définir plus finement ce qu est un collecticiel et de cerner l'étendue des possibilités. La multiplicité des possibilités peut se voir comme un indicateur du dynamisme de ce domaine, avec, sa compagne immédiate, la complexité de réalisation logicielle. Les deux premières taxonomies présentées, l'une selon les types d'application et l'autre Espace-Temps, sont incontournables dans la littérature du domaine. La dernière taxonomie choisie repose quant à elle sur un modèle du travail coopératif. Les trois taxonomies exposées, notre première contribution sera de choisir et de proposer un ensemble de termes issus de ces taxonomies qui couvrent raisonnablement le domaine de réflexion Types d applications La première taxonomie consiste en une classification par domaines d application. Aussi cette taxonomie doit souvent être révisée pour prendre en compte les nouveaux types d application. Elle traduit donc une image du domaine à un instant donné. Pour élaborer une liste des domaines d'application des collecticiels, nous avons combiné plusieurs taxonomies existantes [ELLI91] [DIX93] 59

72 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) [KARS94]. La variété des domaines d'application souligne le dynamisme de cet axe de recherche. Nous obtenons quatre catégories de collecticiels qui sont : 1- Les applications dédiées à la communication homme-homme médiatisée (CHHM, ou CMC pour Computer-Mediated Communication) où nous regroupons les messageries électroniques, les forums de discussion, les systèmes de vidéoconférence et les mediaspace, 2- Les applications d'édition où nous classons les éditeurs de texte et les tableaux blancs partagés, 3- Les applications pour la coordination où nous rassemblons les systèmes workflow, les systèmes d aide à la décision et les calendriers partagés, 4- Les applications de jeux en réseau Classification espace temps Espac e Lieux différents (imprévisibles ) Lieux différents (prévisibles) Même lieux Rencontres informelles Vidéo conférence Jeu sur consol Edition partagée Workflow Relai enchainement tour de parole Newsgroup Mél(accés wwww) SMS Mél Post-it Même Moment moment différents moment différents (imprévisibles) Figure 3.2 : Classification (prévisibles) de J. Grudin [GRUD94] Temp s La classification Espace-Temps repose sur deux caractéristiques, à savoir où et quand une action est exécutée par un des utilisateurs par rapport aux autres utilisateurs. Il s agit de la classification la plus largement adoptée dans le domaine du TCAO, nommée Espace-Temps ou matrice Espace-Temps. La classification 60

73 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) présentée à la figure ci-dessus est celle de J. Grudin [GRUD94], une version étendue de la matrice Espace-Temps de C. Ellis [ELLI91] Taxonomie du travail collaboratif La taxonomie des collecticiels selon A. Dix [DIX93] repose sur un modèle du travail coopératif. Ce modèle identifie deux entités impliquées dans le travail coopératif : les participants (P) et les artéfacts du travail (A), c est-à-dire les entités manipulées permettant aux participants d interagir entre eux et avec le système. Par exemple, ces artéfacts peuvent être les outils mis à disposition comme un outil pinceau utilisé pour dessiner dans un tableau partagé. P Compréhensi on mutuelle Communicati on directe P P : participant A : artéfacte A Manipulation des rétroactions Artéfact du travail Figure 3.3 : Modèle de travail coopératif [DIX93] Ce modèle identifie les relations entre ces entités, c est-à-dire les participants et les artéfacts du travail, qui caractérisent le travail coopératif. Il existe trois types de relation : la communication directe entre les participants au cours d une activité (orale, écrite, gestuelle, etc), l établissement d une compréhension mutuelle pour mener des actions conjointes et, la manipulation des artéfacts. A partir de ce modèle, A. Dix a identifié trois catégories [DIX93] de collecticiels relatives aux trois relations mises en évidence par ce modèle du travail coopératif : Les systèmes de communication Homme-Homme médiatisée (CHHM) désignent les systèmes dédiés à la communication directe entre les participants. Cette catégorie de collecticiels regroupe, entre autres, le courrier électronique, les 61

74 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) forums de discussion, la vidéoconférence et les mediaspace. Nous retrouvons ici notre catégorie de la première taxonomie. Les systèmes de réunions et d aide à la décision sont des collecticiels dont le but est de favoriser et d aider à la compréhension mutuelle pour faciliter le déroulement de réunions ou la prise de décisions entre différents participants. Cette catégorie regroupe donc les systèmes d aide à la décision (GDSS) et les systèmes de réunion virtuelle (bureau partagé) et réelle (tableau blanc réel et partagé). Les systèmes d espaces partagés (shared workspaces) recouvrent les collecticiels mettant en oeuvre des espaces partagés dans lesquels les participants peuvent manipuler des artéfacts. Il s agit par exemple des éditeurs partagés ou des calendriers partagés Synthèse La taxonomie présenté a mis la lumière sur un type particulier de groupware, dédiés à la gestion de processus (industriels, commerciaux, administratifs, etc.) et à la coordination des différents intervenants au cours de ce même processus. Connue sous le nom de «Workflow», ce type de groupware a la charge de veiller à la bonne circulation des documents et des informations entre les différents intervenants aux moments clés d un processus coopératif tel que la conception collaborative d un produit. C est pourquoi nous avons choisi de l utiliser pour mettre en œuvre un système d arbitrage de points de vue au sein d une équipe de conception. 3. Les workflows Cette section sera consacrée à la définition du concept de workflow. Ceci permettra de mettre en valeur le rôle à la fois stratégique et opérationnel du workflow, ainsi que ses applications pratiques. Ceci dit, de nombreux experts, font remarquer que les logiciels de workflow et de groupware sont "A priori, antithétiques. Le workflow cherche à automatiser les règles formelles en vue de restructurer les procédures métier de l'entreprise; le groupware essaie de faciliter les interactions informelles entre les groupes en renforçant les aspects communication, coordination et coopération du travail en équipe". 62

75 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) Il existe toutefois une certaine confusion lorsqu'il s'agit de positionner les concepts de workflow et de groupware. Le premier est-il un outil réservé aux communications formelles et procédurales de l'entreprise? Inversement, le groupware doit-il être dédié aux relations informelles? Qu'est-ce que le workflow? S'agit-il d'un terme issu du jargon des organisateurs ou emprunté aux informaticiens? Voilà quelques questions auxquelles se paragraphe apportera des réponses. Pour commencer et pour poser clairement les termes de bases, des définitions seront présentés, notamment celles de la Workflow Management Coalition (WfMC). Cette organisation internationale, créée en 1993, joue un rôle fondamental dans la maturation du marché des produits workflow. Elle regroupe des éditeurs, des utilisateurs et des experts dans le domaine du workflow. Sa mission est de promouvoir l'utilisation du workflow grâce à la définition de standards portant sur la terminologie workflow, l'interopérabilité et la connectivité entre les produits workflow. Cette mission comprend trois axes principaux qui sont : - Augmenter la valeur des investissements consentis par les entreprises dans les technologies workflow. - Réduire les risques liés à l'utilisation de produits workflow dans les entreprises. - Contribuer à la croissance du marché du workflow par une meilleure prise de conscience du rôle du workflow dans les organisations. Un modèle de référence des systèmes de gestion de workflow (Reference Model for Workflow Management Systems) a été créé. Il définit les caractéristiques communes des systèmes workflow et détermine le contexte de développement des standards d'interface en spécifiant des domaines fonctionnels particuliers. Ce modèle sera présenté en détail dans la section "Composantes techniques des systèmes de workflow" Définition Conceptuellement, le workflow relève de l'automatisation de processus, donc de flux informationnels dans lesquels les documents et les tâches associées sont acheminées d'un participant à un autre selon des règles plus ou moins détaillées et prédéfinies. Les logiciels de workflow ont des origines multiples. Certains produits ont été conçus dès le départ comme de purs logiciels de workflow, d'autres sont des dérivés de logiciels de gestion de documents, de système de gestion de bases de données ou même de système de messagerie. C'est pourquoi 63

76 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) l'approche de la Workflow Management Coalition est très importante, en effet cette pluralité de produits décourageait les investissements, car les solutions propriétaires incompatibles entre elles étaient une réelle menace pour la flexibilité des systèmes d'informations. Regardons maintenant les définitions proposées par la WfMC : a) Workflow : Automatisation de tout ou partie d'un processus d'entreprise au cours duquel l'information circule d'une activité à l'autre, c'est-à-dire d'un participant (ou d'un groupe de participants) à l'autre, pour action en fonction d'un ensemble de règles de gestion. b) Système de gestion de workflow : Système qui définit, implémente et gère l'exécution d'un ou de plusieurs workflow à l'aide d'un environnement logiciel fonctionnant avec un ou plusieurs moteurs de workflow et capable d'interpréter la définition d'un processus, de gérer la coordination des participants et d'appeler des applications externes. c) Processus d'entreprise : Ensemble de plusieurs activités reliées les unes aux autres pour réaliser un objectif, dans un contexte généralement organisationnel qui définit des rôles et des relations. d) Sous-processus : Processus déclenché à partir d'un autre processus (ou sousprocessus) et qui fait partie intégrante du processus dans son ensemble. Un workflow peut comprendre plusieurs niveaux de sous-processus. e) Définition de processus : Représentation informatique d'un processus qui définit à la fois les processus manuels et workflow. Cette définition peut être utilisée pour la modélisation et la simulation d'un processus, comme elle peut être exécutée par un système de gestion de workflow. Une définition de processus est un réseau d'activités intégrant des critères de lancement et de terminaison ainsi que des informations relatives aux activités (participants, applications appelées, données spécifiques, etc.) 64

77 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) 3.2. Concepts de bases Suite à ces définitions, il est possible de dégager les concepts de base du workflow. Les principaux sont au nombre de trois : 1. Le routage des documents, des informations ou des tâches 2. La gestion des règles de coordination des activités 3. La gestion des personnes (rôles) qui accomplissent les tâches et qui communiquent entre elles. La métaphore des "3 R" (Routes, Règles, Rôles) illustre parfaitement les fonctions d'un système de gestion de workflow Le routage des documents, des informations ou des tâches Ce premier R désigne les itinéraires d'un workflow, c'est-à-dire les chemins que prennent les différents résultats d'une activité à l'autre, d'un rôle à l'autre et donc, d'un participant à l'autre. Une des principales fonctions d'une application de workflow est l'exécution d'un ordonnancement d'activités totalement ou partiellement spécifiée à l'avance. Il existe de multiples possibilités d'ordonnancement, dont chaque extrémité peut être définie de la manière suivante : - D'un côté, tous les itinéraires possibles sont prédéfinis et spécifiés dans le workflow sans qu'il soit possible, au moment de l'exécution d'une instance de processus, de déclencher un nouvel itinéraire. - De l'autre, aucun itinéraire n'est prédéfini. L'ordonnancement des activités n'est défini qu'au moment de l'action. Entre ces deux extrêmes, l'optimisation d'un workflow veut que l'on définisse l'ordonnancement des interdépendances fondamentales, tout en laissant la possibilité de définir, au moment de l'action, certains routages intégrant les données spécifiques à une instance de processus particulier. 65

78 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) Le routage dans un système de workflow n'est en définitif rien d'autre que les relations d'interdépendance entre les activités et les rôles. Différents types de routages peuvent être utilisés, il s'agit des routages séquentiels, parallèles, conditionnels ou en boucles La gestion des règles de coordination des activités Le workflow est une application de groupware dont le but principal est d'assister les organisations dans les mécanismes de coordination inhérents aux processus de travail. Les systèmes de workflow contribuent à l'automatisation de certains de ces mécanismes grâce à la gestion des routes, comme nous l'avons vu précédemment, ainsi qu'a la gestion des règles. La gestion des règles de coordination des activités est complémentaire à la gestion des routes. En effet l'itinéraire d'un processus dépend de règles qui définissent à la fois la nature des informations et leurs modalités de transit d'une personne à l'autre. Ce qui distingue une application de workflow d'une application transactionnelle, c'est que les mécanismes de coordination s'exercent dans un contexte socio-organisationnel. Ce contexte est caractérisé par des interactions entre les participants assurant des rôles définis. Une application transactionnelle exécute un enchaînement de programmes élémentaires aboutissant à la mise à jour de bases de données. Les principaux éléments de coordination des activités ont été définis par Thomas Malone et Kevin Crowston [MALO94], ils sont présentés dans le tableau suivant. Composant de la coordination Mécanismes de coordination associé OBJECTIFS ACTIVITES ACTEURS INTERDEPENDANCES Identification des objectifs Association des activités aux Objectifs Affectation des activités aux Acteurs Gestion des interdépendances Activités/acteurs Tableau 3.1 : Classification des principaux éléments de coordination 66

79 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) Les objectifs sont la raison d'être des activités. Les activités regroupent des ensembles de tâches à accomplir. Les acteurs sont les individus, les groupes ou même les outils, responsables de l'accomplissement des activités. Les interdépendances sont les relations entre activités (et donc, acteurs) qui permettent leur exécution ordonnancée pour atteindre les objectifs. Nous avons vu lors de la définition du workflow qu'il s'agit de l'automatisation de processus ou partie de processus. Le challenge du workflow est donc de décrire, via une modélisation préalable du processus, la coordination entre les activités et les rôles nécessaires à l'accomplissement du processus dans l'organisation. La modélisation du processus commence donc par l'identification des objectifs. Ceux-ci représentent l'output, le résultat à atteindre. Ensuite, les rôles capables d'atteindre ce résultat seront déterminés, cela revient à définir des responsabilités. Le rôle est en effet responsable d'un ou de plusieurs résultats donnés, il peut être tenu par un individu, un groupe ou même un outil informatique. Un acteur, c'est-à-dire un participant au workflow, peut ainsi tenir plusieurs rôles. Les activités nécessaires aux rôles pour atteindre le résultat souhaité sont ensuite analysées. Vient alors le moment de sélectionner les acteurs ou les groupes d'acteurs qui tiendront ces rôles. La sélection des acteurs fait partie intégrante de choix des ressources impliquée dans un processus candidat au workflow. En effet les objectifs sont déterminés grâce au modèle abstrait par les fonctions. Les interdépendances sont illustrées dans le modèle abstrait avec les paquets d'informations et dans le modèle descriptif avec l'enchaînement des activités. La détermination des acteurs et l'affectation des activités à ces derniers se fait dans le modèle descriptif. L'analyse de Thomas Malone et Kevin Crowston [MALO94] concernant les éléments de coordination fait ressortir à quel niveau (en terme de processus), une coordination est nécessaire. Elle n'est toutefois pas très détaillée en ce qui concerne la manière dont cette coordination est effectuée. Cela revient à se demander quels sont les mécanismes de coordination utilisés au sein d'un processus ou d'une organisation. Différents mécanismes de coordinations existent, [MINT93] en à fait la synthèse (voir chapitre 1). 67

80 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) Dans la métaphore des "3 R", les règles implémentées dans un workflow déterminent les types d'interdépendances entre les activités et les rôles qui les accomplissent, celles-ci comme expliqué ci-dessus se réalisent à travers les différents mécanismes de coordination. Les principales causes d'interdépendances sont : - Les ressources partagées (hommes, information, temps, outils, argent) - Les contraintes a priori. Le déclenchement de certaines activités dépend de la terminaison d'autres activités. - Les contraintes simultanées. Le déclenchement de certaines activités doit être simultané lorsqu'elles doivent être accomplies en parallèle. Plus qu'un simple réseau d'activité, le workflow est un réseau d'acteurs et d'activités déterminé par des objectifs. Ce type de réseau correspond à une traduction plus réaliste de la complexité d'une organisation La gestion des personnes (rôles) Les règles de coordination et les routes déterminent le cheminement d'un workflow entre les différentes activités et les rôles. Il est ensuite nécessaire de gérer les participants et leurs rôles respectifs dans l'accomplissement des tâches. En effet une fois qu'un processus a été défini et mémorisé par un système de workflow, celui-ci prend la responsabilité d'affecter à chaque tâche les ressources nécessaires à sa réalisation. Les tâches ne sont pas systématiquement réalisées par des personnes : router un courrier électronique, effectuer un calcul complexe ou sélectionner à intervalles réguliers des documents pour les diffuser à une liste de personnes données sont des exemples de tâches pouvant être automatisées par des programmes. Ces programmes peuvent être paramétrés et activés automatiquement pour accomplir des travaux routiniers. Les systèmes de workflow permettent de créer des automates intervenant dans l'exécution de processus. Quand l'accomplissement d'une tâche requiert une personne physique, le système de workflow prend en charge l'indispensable association entre une tâche ou un groupe de tâches (donc une activité) et une ou plusieurs personnes. Cette relation est gérée de manière différente selon les systèmes de workflow. Certains systèmes sont conçus pour affecter des tâches à des personnes désignées par leur nom préalablement enregistré dans un annuaire. C'est le protocole le plus simple à 68

81 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) implémenter. D'autres systèmes disposent de protocoles sophistiqués qui permettent d'optimiser la gestion de la relation entre tâches et participants. Dans ce cas, le moteur de workflow propose une activité (bon de travail) à un groupe de personnes, chacune étant susceptible d'accomplir l'activité dans son ensemble. Dès qu'une personne accepte l'activité, celle-ci disparaît automatiquement de la liste des tâches des participants auxquels le bon de travail était proposé. Le rôle est un concept très puissant dans la conception d'un workflow. Il permet d'introduire une grande souplesse organisationnelle. Lors de la modélisation d'un processus, le concepteur peut établir une cartographie associant activités et rôles sans être obliger de définir une liaison avec des personnes données. Lors de l'exécution du processus, le moteur de workflow effectuera une recherche dans la liste de participants désignés pour assurer tel ou tel rôle. Certains moteurs de workflow vont encore plus loin. Ils permettent de regrouper des participants et d'associer à un rôle, un nom de groupe plutôt qu'une liste de participants. Ceci est particulièrement utile lorsqu'il s'agit de reporter très rapidement des activités d'un groupe sur un autre en fonction des charges de travail Typologie des applications de workflow Différentes classifications ont été proposées. Il existe en effet des types de workflow mettant en oeuvre des fonctionnalités et des architectures techniques différentes. Ces applications tentent de répondre à des besoins organisationnels variés et spécifiques. Différents critères doivent être pris en compte lorsqu'il s'agit d'effectuer une classification. Les caractéristiques des processus à automatiser sont en général un bon point de départ. S'agit-il d'un processus spécifique d'un métier, d'une entreprise ou d'un processus générique? L'application a-t-elle vocation à être utilisée par des employés peu qualifiés ou au contraire par des "Knowledge Workers"? Le travail est-il déterminé par des circuits prédéfinis et imposés ou au contraire prend-il forme à travers un jeu spécifique d'interactions et de décisions entre les acteurs? 69

82 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) La segmentation proposée par la Workflow Management Coalition (WfMC) est très utile pour se représenter fonctionnellement les différentes applications de workflow. Le critère principal de différenciation repose sur la mission fondamentale de l'application de workflow : - L'application s'attache à automatiser des procédures de production dont il est possible de définir les règles à l'avance. - L'application s'attache à automatiser des procédures d'exception dont il n'est pas toujours possible de définir toutes les règles à l'avance. Quatre types d'applications sont définis : Les workflows de production Le but principal des workflows de production est de gérer un grand nombre de tâches similaires et d'optimiser la productivité. Cela est réalisable par l'automatisation des activités. A l'extrême, les ressources humaines d'un processus de production sont utilisées uniquement pour gérer les exceptions. Les processus concernés sont opérationnels, répétitifs et critiques pour la performance globale de l'entreprise. Ils sont généralement accomplis par des acteurs opérationnels de base. Les procédures sont clairement définies et formalisées. Des exemples courants de ce genre de processus sont : - Traitements des réclamations déposées par les clients des compagnies d'assurances - Instructions de demandes de prêts bancaires - Traitement des commandes et de la facturation de sociétés de vente par correspondance Les workflows de production peuvent gérer des processus très compliqués et sont souvent intégrés avec les systèmes d'information existants. En effet, la tendance est actuellement d'intégrer le système de gestion de workflow dans les applications, afin qu'il joue le rôle de moteur de règle. Cela nous permet de faire une nouvelle segmentation à l'intérieur des workflows de production : 70

83 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) - Moteurs de workflow autonomes Ces systèmes sont utilisables directement sans ajouts d'autres composants logiciels. Ils ont en général leurs propres interfaces et accèdent aux données des autres applications. Les spécifications de ces interfaces de transfert de données depuis les autres applications sont en général très complexes, c'est pour cette raison que les workflows intégrés sont de plus en plus utilisés Workflows intégrés Ces systèmes sont fonctionnels uniquement lorsqu'ils sont accédés depuis le logiciel principal, par exemple un ERP (Enterprise Resource Planning), le moteur de workflow est utilisé pour contrôler la séquence des fonctions de l'application, pour gérer les queues et pour assister le processus de gestion des exceptions. A noter qu'il faut différencier les règles de gestion de processus intégrées dans les ERP et activées par des triggers sur base de données, des règles du moteur de workflow. En effet ces dernières permettent de spécifier des processus plus complexes et surtout sont intégrables à plusieurs applications et non pas seulement à l'erp concerné Les workflows administratifs Les systèmes de workflows administratifs traitent beaucoup moins d'instances de processus que les workflows de production. De plus, des processus sont définis de manière moins rigide que dans la production. C'est pourquoi une des propriétés la plus importante de ce type de système est la facilité de définition et de modification de processus Les workflows collaboratifs Les workflows collaboratifs se concentrent sur le travail d'équipe en vue d'atteindre des objectifs communs. La taille des groupes peut être très variable, elle peut aller du petit comité avec une organisation orientée projet, au grand groupe réparti à travers le monde et ayant des intérêts en commun. L'utilisation des workflows collaboratifs dans le but de faciliter les communications inter-groupes est 71

84 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) actuellement reconnue comme un élément vital dans le succès d'une entreprise, tout comme l'usage d'internet et du World Wide Web. Le workflow collaboratif est parfois aussi appelé Groupware. Une distinction est toutefois nécessaire dans la mesure ou certains types d'outils de groupware ne sont pas des systèmes de workflow, par exemple la vidéo conférence (voir chapitre précédant). Par rapport aux workflows de production, les workflows collaboratifs ainsi que les workflows ad-hoc font beaucoup plus souvent appel aux moyens de communication qui permettent l'ajustement mutuel des individus impliqués. Ils sont également caractérisés par un cadre procédural relativement ouvert et plus complexe car moins déterministe dans sa mise en oeuvre. Un exemple de workflow collaboratif serait la gestion des processus plus ou moins formalisés de définition d'un nouveau produit Les workflows ad-hoc Les systèmes de workflows ad-hoc permettent aux utilisateurs de créer et de modifier les définitions de processus très rapidement et facilement, dans le but de correspondre aux situations souvent uniques qui se présentent. Dans ce cas il est possible d'avoir pratiquement autant de définitions de processus que d'instances de ces processus. Les workflows ad-hoc maximisent donc la flexibilité dans des domaines où la productivité et la sécurité sont moins indispensables qu'en production par exemple. Les systèmes de workflows ad-hoc automatisent en quelque sorte les procédures d'exception, donc occasionnelles, voire uniques. Ces processus sont le plus souvent liés à des routines administratives. Les exemples les plus courant sont la gestion de correspondance institutionnelle exigeant parfois des révisions et des approbations intermédiaires, mais aussi des processus recrutement d'une compétence particulière. La matrice suivante résume de manière graphique la typologie fonctionnelle des applications de workflow 72

85 Workflow appliquer au processus support Workflow appliquer au processus principaux Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) Workflow centré sur le document Workflow centré sur le groupe Workflow de production Workflow AD HOC Processus répétitif et structuré par des document Workflow de PRODUCTI ON Ex : Demande de prêt bancaire Workflow ADMINISTRATIF Ex : Remboursem ent de notes de frais Processus spécifique et structuré par les intervenants Workflow COLLABORAT IVE Ex : développement de nouveau produit Workflow AD HOC Ex : Rédaction/révis ion d un document Processus «mode routine» Processus «mode projet» Figure 3.4 : Matrice fonctionnelle de la typologie workflow 3.4. Composantes techniques des systèmes de workflow Les principales composantes d'un système de gestion de workflow ont été définies par la Workflow Management Coalition à travers le modèle de référence du workflow. Le but de ce modèle est d'obtenir l'interopérabilité entre plusieurs produits de workflow. Une hypothèse à été établie : tous les systèmes de gestion de workflow reposent sur les mêmes composantes génériques qui interagissent selon diverses modalités. De multiples scénarios d'interopérabilité peuvent être conçus à partir de standards. Par exemple, un processus standard utilisable par des dizaines ou des centaines de groupes d'utilisateurs est défini à partir d'un produit de workflow et diffusé auprès de ces groupes qui peuvent utiliser des systèmes workflow très différents. De même, un utilisateur donné peut utiliser un client workflow unique pour traiter des activités générées par des systèmes workflow différents. Le modèle de référence de 73

86 Interface 5 Interface 4 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) la Coalition définit ainsi un cadre de référence pour la définition et l'implémentation de ces standards. Ce modèle est composé de cinq éléments faisant objet de standards et de cinq interfaces : Outils de definition de processus Interface1 API workflow et format d échange Outils d administration et de pilotage Dispositif de service workflow Moteur de workflow Autre dispositifs de services workflow Interface2 Interface3 Application cliente workflow Application appelée Figure 3.5 : Modèle de référence du workflow [WfMC10] L'outil de définition de processus (interface 1) De nombreux outils peuvent servir à l'analyse, à la modélisation et à la description de processus d'entreprise. Le modèle de référence n'est pas particulièrement concerné par la nature particulière de tels outils qui sont généralement conçus en fonction du produit de workflow avec lequel ils sont couplés. L'interface proposée par la Coalition vise à garantir le maximum de souplesse et d'ouverture dans ce domaine. Cette interface est désignée sous le terme d'interface d'import/export de définition de processus qui devrait fournir un format d'échange commun aux types d'informations suivantes : - Conditions de déclenchement et de terminaison de processus 74

87 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) - Identification d'activités dans le processus incluant les applications externes associées et les données d'ordonnancement de processus - Identification des types de données et des chemins d'accès - Définition des conditions de transition et des règles de routage - Informations relatives aux décisions d'allocation de ressources. Cette interface à été récemment réécrite pour utiliser XML comme langage de définition des processus. Exemple : Dans le cadre de la modélisation de gestion d infrastructures, on peut utiliser le logiciel de représentation des processus Qualigramm 5. il devrait alors générer un script interprétable par un moteur de workflow, de la même façon qu'un logiciel de modélisation de données (ex: Power Designer, Win'Design) génère un script SQL de la base de donnée définie Le moteur de services workflow (serveur workflow) Le moteur de services workflow correspond à un environnement run-time capable d'exécuter un ou plusieurs workflow. Cet environnement peut impliquer un ou plusieurs moteur de workflow, c'est-à-dire des produits workflow différents. Le moteur de services workflow est distinct des applications et des outils orientés utilisateurs mis en oeuvre dans l'accomplissement des tâches et des activités du processus L'application cliente workflow (interface 2) L'application cliente workflow est le module logiciel qui présente les bons de travail à l'utilisateur et peut appeler les applications et outils logiciels nécessaires à l'accomplissement des tâches. L'utilisateur rend ensuite la main au moteur de services workflow pour poursuivre le déroulement du processus. Le client workflow peut faire partie intégrante d'un système de gestion de workflow comme il peut être un produit tiers (messagerie par exemple), ou bien encore une application spécifique. Il est donc très important de déterminer des modalités de communication ouvertes entre un moteur de services workflow et un client

88 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) L'application appelée par le workflow (interface 3) Les systèmes de gestion de workflow doivent communiquer avec toutes les applications externes nécessaires à l'accomplissement des tâches : messagerie, outils bureautique, applications de production, etc. C'est pourquoi la Coalition attache beaucoup d'importance au développement de standards relatifs à l'appel de telles applications, ceci est effectué grâce à l'interface Les autres moteurs de services workflow (interface 4) Un des objectifs fondamentaux de la Coalition est de définir des standards permettant à des systèmes de gestion de workflow, conçus et produits par différents éditeurs, de travailler ensemble sur les mêmes bons de travail. Ces standards d'interopérabilité peuvent agir à différents niveaux : du simple transit de tâches d'un produit workflow à l'autre jusqu'à l'échange intégral de définitions de processus avec des données d'ordonnancement L'outil d'administration et de pilotage du système workflow (interface 5) Il s'agit de définir un standard d'interface permettant à un outil d'administration et de pilotage de travailler avec n'importe quel moteur de services workflow. Cela permet d'obtenir une vision complète de l'état d'un workflow cheminant à travers une organisation, indépendamment des systèmes de workflow mis en oeuvre Impacts du workflow Les différents avantages et bénéfices rencontrés lors de l'introduction d'un système de workflow peuvent être de deux natures. Soit ils sont mesurables donc tangibles, soit ils sont moins "palpables", mais contribuent tout autant à l'amélioration significative de la qualité du travail effectué. Du coté des gains tangibles nous retrouvons les éléments suivants : 76

89 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) - Réduction des coûts opérationnels : Les organisations utilisant des systèmes de workflow constatent une diminution des coûts de transaction. L'exemple d'une banque ayant mis en place un système de workflow pour gérer ses demandes de prêts bancaires, relève une diminution de ces coûts de plus de 33%. - Amélioration de la productivité : Les opérations routinières et répétitives peuvent être automatisées réduisant ainsi significativement le temps d'exécution du processus. De plus, le travail peut être effectué 24h/24, ceci étant un facteur vital pour les multinationales et les entreprises effectuant des transactions commerciales par le biais d'internet. - Processus plus rapides : Deux facteurs expliquent le gain de temps des processus gérés par des systèmes de workflow. Le premier, nous l'avons vu plus haut est dû à l'automatisation des opérations routinières. Le deuxième concerne les activités "manuelles" ou nécessitant une intervention humaine. Celles-ci, peuvent souvent être effectuées parallèlement (en tous cas pour une partie d'entre elles). Le workflow permet dans ce cas, grâce à une coordination efficace et une attribution des activités à plusieurs acteurs, de faire progresser le processus nettement plus rapidement. Les gains intangibles sont les suivants : - Service amélioré : Grâce à la rapidité de gestion des demandes de la clientèle ainsi qu'à une meilleure information sur le l'état d'avancement de celles-ci, le service rendu aux clients s'en trouve amélioré. - Amélioration des conditions de travail des employés : Les tâches répétitives et peu gratifiantes peuvent être automatisées, libérant de cette façon le personnel pour des activités plus intéressantes. - Facilitation du changement : Les entreprises peuvent constamment, grâce aux systèmes de workflow, redéfinir et automatiser leurs processus. - Augmentation de la qualité : suite aux automatisations des tâches répétitives, ainsi qu'à une meilleure coordination et compréhension du travail, les erreurs sont plus rares. 77

90 Chapitre 3: CSCW (Computer Supported Cooperative Work) - Communication facilitée : Grâce aux informations disponibles concernant les tâches à effectuer et l'état d'avancement des processus, la communication et la transparence du travail sont améliorées. - Aide à la prise de décision : Etant informé du déroulement des processus et des activités, il est plus facile de prendre les bonnes décisions. - Amélioration du planning : Les informations disponibles concernant l'organisation, son business et ses processus améliorent les facultés de planning. - Communications inter-entreprise : La gestion de processus inter-entreprises augmente considérablement la productivité et la transparence du marché. 4. Conclusion D'une manière générale, toutes les solutions utilisées dans les entreprises aujourd'hui ont pour vocation de supporter des processus métier. Une partie de ces processus est automatisé. Une minorité de ceux-ci ne reposent que sur la communication entre applications, l'autre partie (en fait la majorité) dépend d'un facteur humain pour, initier le process, approuver des documents utilisés dans ce dernier et/ou répondre à tout événement ou situation exceptionnelle. Il est bien sûr possible de créer une série d'étapes spécifique qu'on nomme workflow qui va décrire les activités des personnes et des solutions jouant un rôle dans le process. Une application peut alors reposer sur ce workflow pour supporter le processus métier lié. Le workflow couvre un large domaine d'applications. En fait, peut être plus clair, chaque fois que plusieurs personnes ou acteurs métiers coopèrent dans un but commun, en suivant une procédure établie, il s'agit de workflows. Créer et exécuter des workflow pose de nombreuses difficultés qu'il faut surmonter. Certains processus métier peuvent prendre plusieurs heures, jours, ou même semaines pour être réalisés. Comment un développeur peut alors persister les informations sur l'état du workflow durant ce temps? Lorsqu'un workflow communique avec d'autres systèmes dans un mode asynchrone, comment rendre plus sûr et plus simple ce type de communications? Comment facilement permettre à un utilisateur d'une solution métier de créer facilement ses propres workflow sans avoir à dépendre d'un système particulier? Comment lui permettre aussi de modifier en temps réel la structure du workflow? Comment communiquer avec des systèmes distants? 78

91 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Chapitre 4 Systèmes de gestion de la e-maintenance 79

92 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance 1. Introduction De récentes études réalisées par [COMP05], recensant les différents travaux réalisés ces dernières années dans le domaine des technologie web et des system multi agent appliqués à la maintenance, ont permit de démontrer que les avancées actuelles dans ces domaines, sont encore à un stade rudimentaire. D autre part, [JARD06] a relevé les difficultés d intégration des technologies de la e-maintenance coopérative, dans le monde industriel, dû principalement, au manque de communication entre les chercheurs «théoricien» de la discipline, et les experts sur le terrain. Cependant, un nombre important d outils, de systèmes (SCADA, GMAO, ERP ) ont été développé afin de tenter de pallier à ces carences. Plusieurs plateformes d e-maintenance on vu le jour, fruit de travaux académiques ou de développement industriel, nous en présentons quelque unes dans la première partie de ce chapitre (Proteus, TEMIC, TELMA, SCOOP ). Une étude comparative entre ces plateformes, nous a permis de relever dans la deuxième partie de ce chapitre un manque (voir l absence) de données fiables ou de méthodes efficaces de validation de ces approches. C est pourquoi nous proposons dans le dernière partie, d apporter quelques améliorations aux précédents travaux (ex : SCOOP) en intégrant, entre autres, les modèles Workflow. 2. Les sous systèmes fonctionnels de la e-maintenance 2.1. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Les outils de supervision ou SCADA 6 s adressent à tous les industriels ayant des nécessités de pilotage et de visualisation de leurs équipements. Un SCADA est un système d acquisition de données qui permet le suivi de la dynamique du système physique, et qui éventuellement détectera les dérives et les alarmes qui nécessiteront une intervention immédiate ou sa programmation à une date ultérieure. Ce système est soit indépendant, soit intégré dans un système de contrôle - commande, dans des automates programmables, etc. Un SCADA est rarement construit sur un modèle de maintenance. Il modélise le processus physique à des fins de commande et-ou de supervision. Les principaux objectifs des systèmes de supervision sont : Concentrer les données, déporter ou centraliser le pilotage du procédé

93 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Apporter une vision temps réel des états permettant aux opérateurs de réagir et de décider rapidement Apporter les premiers outils d analyses nécessaires aux contrôles des équipements concernés (historiques, courbes, pareto, alarmes, login)... Figure 4.1: Exemple d un système SCADA du Complexe GPZ 7 Les systèmes de supervision sont des concentrés de technologies réunissant des savoir faire diverses pour répondre dans un environnement unique, aux seuls besoins des industriels. La liste suivante, non exhaustive donne un aperçu des principaux atouts d un système de supervision : Les outils de graphisme apportent tout le nécessaire afin de représenter les procédés concernés 7 Voir étude cas chapitre 6 81

94 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Les «moteurs» d animation permettent de définir les différents choix de dynamismes des objets graphiques La gestion de la base de données temps réel (parfois propriétaire), permet de définir des variables typées internes, ou en liaison avec le système de contrôle commande en leur attribuant des propriétés. Des traitements internes initiés par des déclencheurs multiples (temporels, changement d état, équation combinatoire, ouverture d une fenêtre...) permettent d appliquer des premiers niveaux de traitement informatique plus ou moins évolués. -Une gestion de la sécurité pour un contrôle des accès applicatifs est généralement proposée. Certains superviseurs intègrent également les possibilités de s interfacer avec une base de données relationnelle. Les données pertinentes de maintenance collecter par le system, ne sont pas forcément stockées, elles peuvent aussi être ni mesurées, ni calculées, et le besoin se fait jour de développer des adaptations en vue d une intégration. Un cas particulier est celui des instruments intelligents (capteurs ou actionneurs) qui peuvent déjà intégrer quelques fonctionnalités relevant de la problématique de la maintenance Systèmes d aide au diagnostic Un ou des systèmes d aide au diagnostic peuvent être utilisés soit en cas d arrêt et d assistance à la recherche de la cause du dysfonctionnement [BANG06], soit actifs en permanence pour prévenir des défaillances autant que faire se peut. Ces systèmes sont construits sur des modèles très variés (modèles de Markov, de Bayes, modèles neuro-mimétiques, modèles de raisonnement à base de cas ). Ils doivent, en général, s appuyer sur des données issues d un SCADA et sur l expérience acquise pour assister la décision des responsables de la maintenance Système de GMAO Un système de gestion de maintenance assistée par ordinateur (GMAO) optimise les activités de maintenance et impacte ainsi directement la productivité du matériel maintenu. Il doit gérer les diverses stratégies de maintenance, maintenance corrective, maintenance préventive, prédictive, etc. 82

95 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Les objectifs d une GMAO peuvent ainsi être décomposés selon les trois axes suivants : gestion proprement dite de l activité de maintenance, génération du retour d expérience, analyse des données tout au long des autres processus. Grâce à la GMAO, il est alors possible : de mieux maîtriser les équipements grâce à une diminution des temps d arrêt et du nombre de défaillances, une augmentation de la disponibilité des matériels ainsi qu une optimisation de l efficacité du personnel, de mieux suivre le déroulement des travaux, d optimiser les stocks, de réduire les coûts en optimisant les interventions et les stratégies. Le logiciel de GMAO a pour but d optimiser la gestion des équipements, des achats et ventes de stocks en fournissant aisément un panel d informations le plus large possible mais avec une interface la plus claire possible, nécessitant un temps de prise en main assez court. De par ses buts premiers on pourra ainsi baisser les coûts de maintenance et améliorer la fiabiliste des machines notamment. On retrouve différents modules dans un programme de GMAO : - Gestion des actifs On obtiendra en général des renseignements divers sur les possessions de la société, les pièces de rechange, etc. on pourra tout organiser en forme d arbre hiérarchique (forme la plus courante dans les logiciels de GMAO) - Gestion de la maintenance On y retrouvera un calendrier des taches planifiées, une résume des ressources en personnel et équipement, ainsi que la gestion des pannes et des interventions sur les machines (dans le but d en tirer des statistiques) - Gestion des stocks Dans ce module on trouvera un inventaire général des stocks de l entreprise, pour chaque produit en stock un bon logiciel de GMAO fournira la possibilité d entrer les coordonnées du fournisseur et de pourvoir ensuite faire des commandes manuelles 83

96 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance ou automatiques si le stock descend en dessous d un niveau fixé par l utilisateur, on pourra ainsi disposer des pièces au bon moment et ne pas perdre de temps. - Gestion des achats C est ce module qui gèrera les commandes manuelles ou automatiques, mais également des prix, des coûts engendres par ces commandes, ainsi qu une gestion d un budget permettant de ne pas mettre l entreprise dans le rouge - Un module de divers rapports et historiques Ce module affichera les diverses données telles les pannes ou interventions sur les machines, les achats, ventes selon l organisation souhaitée et nous permettra de faire des comparatifs entre diverses informations disponibles. - Un module permettant d analyser les données Ce module va de pair avec le module de rapport, il permettra d obtenir une analyse de ces informations, de voir par exemple si une machine donnée ne tombe pas trop souvent en panne par la quantités d interventions effectuées sur celle ci, ou encore si un produit acheté nécessite une part importante du budget de l entreprise, décidant celle ci à trouver un fournisseur meilleur marché. Un bon logiciel de GMAO selon [VASS10], devra regrouper au minimum ces modules (réorganisés autrement ou pas), pour au moins avoir une gestion globale et efficaces des divers actifs de l entreprise Système de documentation Un système de gestion de la documentation des équipements est au minimum la base documentaire associée à l installation à maintenir. Ce système doit délivrer la bonne information, au bon moment, au bon endroit et à la bonne personne et ce tout au long de la procédure. Les informations ont longtemps été textuelles : procédures, relations d anciennes expériences, notices d utilisation ou de montage - démontage. Elles sont maintenant multimédia, incluant films et commentaires. Mais les systèmes de documentation contiennent maintenant plus que cela ; ils contiennent tout ce qui est relatif à la qualité, à la sécurité, les normes, les règlements intérieurs, et plus généralement toutes les informations internes à l entreprise. 84

97 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance 2.5. Système ERP L'ERP 8 vient de l anglais «Enterprise Ressource Planning». On utilise parfois dans le monde francophone la dénomination PGI (Progiciel de gestion intégré) mais la terminologie anglo-saxonne prime. Un système ERP a pour vocation l optimisation de la productivité de l entreprise. La méthode est basée sur une gestion, sur une optimisation et surtout une synchronisation des flux de matières, de produits, d information, de décision et évidemment des flux financiers. De tels systèmes intègrent toutes les informations de l entreprise, ressources humaines, gestion des achats et de la logistique, service commercial et gestion des ventes, production et gestion des matières, qualité des produits et des services, gestion comptable et financière, et évidemment la maintenance qui est en relation avec chacune des fonctions précédentes. Un ERP répond aux caractéristiques suivantes : Il émane d un concepteur unique En cas d impact d un module, l information est mise à jour en temps réel dans l ensemble des autres modules associés C est un système qui garantie la piste d audit : il est facile de retrouver et d analyser l origine de chaque information Il peut couvrir l ensemble du Système d Information de l entreprise (sauf si l entreprise ne choisit dans un premier temps d implémenter que certains modules de l'erp) Il garantie l unicité des informations qu il contient puisqu il n a qu une seule base de données au sens logique. Quel périmètre de gestion couvre un ERP? La vocation d un ERP est d'homogénéiser le Système d'information de l'entreprise avec un outil unique qui est capable de couvrir un large périmètre de gestion, c'està-dire : La gestion des achats La gestion des ventes La gestion comptable : comptabilité client, fournisseur, immobilisations, personnel Le contrôle de gestion

98 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance La gestion de production (planification,...) La gestion des stocks (logistique) Un ERP est sub-divisé en modules qui répondent chacun à un des domaines de gestion listés ci-dessus. On dit aussi que l ERP est constitué de modules fonctionnels, chacun couvrant un périmètre de gestion de l entreprise. Concrètement, par exemple, la saisie d'une vente génère automatiquement une écriture comptable en partie double dans le journal des ventes avec calcul automatique de la TVA collectée. Le grand livre et le compte de résultat sont automatiquement impactés. Un ERP contient généralement trois environnements de travail : Un «environnement de développement» qui permet d adapter le progiciel standard à des besoins spécifiques de l entreprise. Un «environnement de test» dit encore environnement de recette qui permet de réaliser des simulations. Ces simulations permettent de tester de nouveaux paramétrages et de vérifier le fonctionnement correct du progiciel par rapport à un processus de gestion donné (une vente, un achat, une sortie de stock, ) Un «environnement de production» qui correspond au progiciel utilisé par les gestionnaires de l entreprise au quotidien. Le travail en environnement de test est préalable au passage à l environnement de production. Pourquoi mettre en place un ERP : quels sont les bénéfices pour l entreprise? Avant de mettre en place un ERP, chaque service avait son propre système d information. Pour faire le lien entre ces différents systèmes, les situations suivantes se produisaient : Double voire triple saisie des mêmes informations dans des systèmes d information distincts Au mieux, l entreprise faisait développer des interfaces informatiques entre ses différents SI Conséquences néfastes: En cas de double saisie, on constatait un nombre élevé d erreurs et d incohérences entre les différents systèmes d Information. En cas d interface entre différents SI, la mise à jour ne se faisait pas en temps réel. Des 86

99 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance déperditions de données survenaient parfois, du fait d un plantage informatique au moment du transfert de données. Des erreurs humaines survenaient aussi régulièrement (transfert du mauvais fichier, doublons dus à deux transferts successifs malencontreux ) Dans certaines grandes entreprises, des contrôleurs de gestion étaient spécifiquement embauchés pour l analyse et la correction des incohérences entre ces systèmes d information. Par exemple, chez un grand constructeur de matériel informatique, un analyste des stocks devait réconcilier les écarts entre le système enregistrant les entrées et les sorties physiques de stock d un côté et les écritures comptables correspondantes de l autre. Des écarts de plusieurs dizaines de milliers d euros étaient régulièrement constatés et devaient être expliqués puis corrigés. Ce mode de fonctionnement coûtait très cher à l entreprise et est devenu inacceptable. Pour mettre fin à cette situation, les entreprises ont décidé d implémenter un ERP. Globalement, les bénéfices d un ERP pour l entreprise sont les suivants : Eviter la redondance d informations entre différents SI de l entreprise. Disposer d un outil multilingue et multidevises (très adapté aux multinationales) Eviter des restitutions d informations divergentes entre différents services et donc apaiser les conflits qui en résultaient Une meilleure coordination des services et du coup un meilleur suivi du processus de commande qui inclut la prise de commande, l enregistrement d une sortie de stock, l expédition de la commande et l émission d une facture Une meilleure maîtrise des stocks Une normalisation de la gestion des Ressources Humaines, en particulier pour les entreprises qui gèrent de nombreuses entités, parfois géographiquement dispersées. 3. Plateformes de E-maintenance 3.1. La plateforme PROTEUS Problématique d interopérabilité Nous venons de voir que pour mener à bien la maintenance d un système industriel, on utilise en général une multitude de sous-systèmes fonctionnels tel que : un système d acquisition de données (SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition), des aides au diagnostic, un système de GMAO (Gestion de 87

100 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Maintenance Assistée par Ordinateur), un ERP (Enterprise Resource Planning), un système de documentation. Chacun de ces systèmes s appuie sur un certain modèle de l entreprise, du système physique ou de l installation à maintenir. Ces modèles sont évidemment différents puisque leurs objectifs le sont, mais ils sont aussi parfois incohérents car définis indépendamment les uns des autres. Les logiciels sont parfois redondants, mais dans tous les cas non interopérables, tant par leurs représentations hétérogènes des informations que par leurs interfaces incompatibles entre elles. Ceci est vrai sauf dans le cas où tout est intégré par construction initiale comme dans [REBE03]. C est cette recherche d interopérabilité, et d intégration harmonieuse des diverses fonctions qui a motivé le projet PROTEUS [BANG06] Objectif du projet PROTEUS Le projet PROTEUS dont l objectif est de faciliter l intégration de ces divers systèmes (SACAD, GMAO, ERP.) en définissant une description unique et cohérente de l installation à maintenir (une ontologie), une architecture générique (basée sur le concept de Web Service) et en proposant des modèles et des solutions technologiques d intégration [BANG06]. Le projet PROTEUS a conduit à définir une plate-forme d intégration, avec tous les problèmes inhérents à ces technologies, répartition des composants, découverte de services, définition des services, distribution des «workflows», contrôles des accès, etc. Figure 4.2 : Composant de la plateforme PROTEUS 88

101 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Architecture de la plateforme PROTEUS Le but de PROTEUS étant d assurer l interopérabilité des différents outils présentés précédemment, nous définissons tout d abord l architecture de la plateforme d intégration (voir Fig. 4.2). Une description plus complète est disponible dans [BANG03]. Cette intégration relève d une démarche plus générale dans l industrie, comme dans MIMOSA 9, qui est résumée par l expression Enterprise Integration Technologies, intégration qui se veut le plus possible dynamique, et pas seulement statique [BUSS03] Figure 4.3 : Architecture simplifiée de la plate-forme PROTEUS [BANG03] La plate-forme doit offrir un service global et intégré aux utilisateurs. Pour cela, elle doit résoudre trois types de contrainte : la coopération entre des applications de différentes natures (temps réel, transactionnelles, interactives), le besoin d échange d informations entre sites distants, la variété des formats de données. Les différents outils supportant des fonctionnalités communes offrent rarement la même interface. Pour chaque type de système (ex : SCADA), nous définissons une interface générique standard (voir paragraphe 5). Elle présente ainsi une vision «idéale» de l outil et permet d uniformiser l accès à ces

102 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance fonctionnalités depuis la plate-forme. L implémentation de cette interface pour un outil existant est assurée par un type de composant appelé «Intelligent Core Adapter». Afin d assurer l évolutivité de la plate-forme, il faut pouvoir intégrer de nouvelles fonctionnalités non fournies par un outil préexistant. Ce type de fonctionnalité sera implémenté au travers d un type de composants appeler «Functional Core Adapter». Enfin, d autres outils sont nécessaires pour le bon fonctionnement de la plate-forme. Par exemple, la plate-forme nécessite des serveurs d authentification pour les utilisateurs et d annuaire des services disponibles. Ces différents outils sont intégrés au sein d un composant appelé «Central Service Application». Afin d assurer l interopérabilité des échanges, les communications sont basées sur la technologie des «Web Services» et le protocole SOAP 10 (Simple Object Access Protocol) Les outils du «Central Service Application» Le CSA regroupe les différents outils responsables du bon fonctionnement de la plate-forme. Annuaire. L «Universal Description, Discovery and Integration» permet l enregistrement ainsi que la découverte dynamique de Web Services 11. Cette fonctionnalité est cruciale dans le cas de Proteus. En effet, l ajout d un nouvel outil (par exemple un SCADA) sur la plate-forme ne doit pas interrompre son fonctionnement. Il faut donc que les outils existants puissent découvrir les nouveaux services à tout instant. Gestion de sécurité. Sur la plate-forme, différents acteurs peuvent intervenir. Il faut donc pouvoir gérer les droits des utilisateurs comme des applications (définies par contrat entre la société de maintenance et le client). De plus, cette base d authentification permet de limiter les accès non autorisés. Base de liens entre les instances. Chaque outil possédant sa propre ontologie, il est indispensable de créer une base de liens permettant d associer un équipement (par exemple un moteur décrit dans l ontologie du SCADA) à sa documentation (décrit dans l ontologie du serveur de documentation). Cela implique de nommer les objets de manière unique et de permettre une navigation entre les différentes relations définies par les ontologies

103 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Gestion des événements. Il s agit de centraliser les abonnements à des évènements (alarmes, valeurs périodiques ). Un tel serveur n est pas obligatoire. En effet, ces abonnements peuvent être directement souscrits auprès de chaque producteur (par exemple, un SCADA). Le but du serveur d abonnements est de diminuer le trafic sur la plate-forme. Notons que pour des raisons de robustesse et de rapidité, ces serveurs peuvent être distribués et/ou répliqués sur les différents sites. Nous ne traiterons pas de ces aspects et de leurs conséquences ici L «Intelligent Core Adapter» La plate-forme est basée sur une standardisation des communications. Les interactions doivent donc suivre des schémas de flot de données et de flot de contrôle. Afin que les services offerts par chaque application correspondent à ces schémas, nous introduisons le composant ICA, Figure (4.3). Figure 4.4 : Description d'un "Intelligent Core Adapter" Pour chaque type d application, nous définissons un ensemble de Web Services standard. Le rôle de l ICA est donc d implémenter ces Web Services. Il est constitué de trois parties: Une API réalisant l interface avec l application existante («Tool Interface Wrapper»). Un ensemble de «Business Logic Objects» : ces objets sont chargés de transformer les données et d enchaîner les appels de services de l application afin de réaliser le Web Service. Notons que ces objets peuvent éventuellement faire appel à d autres Web Services de la plate-forme pour remplir leur mission. Enfin, une API réalisant l interface entre les BLOs et la plate-forme («Platform Interface Wrapper»). Cette API implémente l interface de l outil «idéal» défini par l ensemble de Web Services standards correspondants. 91

104 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Le «Functional Core Adapter» Il est possible que des services ne correspondant à aucune application préexistante soient ajoutés à la plate-forme. Pour cela, nous introduisons le FCA. Il reprend la structure d un ICA à l exception de la partie API vers une application existante («Tool Interface Wrapper») Exemple d application Dans cette section, nous présentons un scénario simplifié de maintenance et induisant le workflow et les différents Web Services composés correspondants [BANG06]. Le scénario de départ est le suivant : Une alarme est générée par le SCADA. L utilisateur effectue une demande d intervention. Il déclenche l outil de diagnostic. Ce dernier récupère les données pertinentes auprès du SCADA. Il propose un diagnostic. L utilisateur donne son Ordre de Travail et réserve les pièces détachées auprès de la GMAO. Il réserve les ressources humaines nécessaires auprès de l ERP. Finalement, il demande à la documentation les gammes correspondantes (i.e. les procédures d intervention). La Figure (4.4) présente le workflow issu du scénario précédent. Chaque étape a été détaillée de façon à correspondre à un service élémentaire. Trois Web Services composés et un enchaînement manuel ont été créés : Service Diagnostic. Il gère toute la partie récupération des données pertinentes du SCADA. Comme ces données ne servent qu à l outil de diagnostic, ce service est hébergé dans l ICA du système expert. Service Gestion Alarme. Il prend en paramètre une alarme du SCADA. Il gère le workflow jusqu à la présentation du diagnostic à l utilisateur. Ce service n étant pas rattaché à un outil existant, nous créons un FCA responsable de ce service. Validation du diagnostic. Cette étape étant cruciale, elle reste à la charge de l utilisateur. Si il valide ce diagnostic, alors il invoque le Web Service suivant au travers du portail Web. Service gestion. Il prend en paramètre la demande de l utilisateur et gère les réservations jusqu au bout. 92

105 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Evaluation du projet PROTEUS Un système générique de maintenance devrait en toute rigueur pouvoir être instancier pour servir n importe quel processus physique selon n importe quelle stratégie de maintenance, avec n importe quel système de documentation, etc. Le chemin est encore long avant de disposer d un tel système. Le projet PROTEUS apporte quelques pierres à ce vaste problème. Ses principaux apports concernent aujourd hui : la possibilité de rendre inter opérables des sous-systèmes hétérogènes, les définitions des ICA qui pour chacun des sous-systèmes conduiront à terme à une certaine normalisation des services des divers constituants la description générique des équipements à maintenir en plusieurs niveaux d abstraction, la description générique des données caractéristiques des équipements, 93

106 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Figure 4.5 : Identification d'un workflow partant d'un scénario la transcription systématique des scénarios de maintenance en workflow, ce qui permet une grande liberté aux utilisateurs en leur permettant de faire abstraction des techniques. Il reste plusieurs problèmes, de diverses natures, à résoudre de façon générique, on peut citer : 94

107 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Les problèmes des erreurs dans les workflows : elles sont aujourd hui prises en charge par l utilisateur final, certaines d entre elles pourraient être traitées automatiquement. La gestion du parallélisme et des relations d ordre (total ou partiel) : dans les workflows on devrait pouvoir gérer des demandes de service parallèles, avec les problèmes de cohérence et les techniques de consensus et d engagement, L introduction d autres types de coopération entre les acteurs : on a identifié le besoin de coopérations autres, comme des modèles de type client multiserveur déjà introduits au-dessus des éléments de service application comme MMS. La gestion de la qualité de service : chaque composant devrait être qualifié, les demandes devraient l être aussi et la recherche des services devrait tenir compte de la qualité requise. Les technologies actuelles comme UDDI, WSDL ou SOAP devraient être enrichies pour permettre l automatisation de certaines opérations comme la composition de Web services et la construction de workflows, les concepts du Web sémantique pourrait apporter certaines facilités [FENS02] Projet TEMIC (TEleMaintenance Industrielle Cooperative) Cette plateforme propose une solution matérielle et logicielle de télé maintenance coopérative, permettant au personnel de maintenance d effectuer son travail à distance (télé maintenance) et en collaboration avec d autre expert (travail coopératif) [CARC04]. L accent est mis sur les aspects réseaux (hétéroginité, dynamicité) et mobilité des membres coopérant pour la réalisation de l action de maintenance. L intégration de solutions innovantes en terme de réseaux permet de proposer des solutions de maintenance basé sur la mise en relation simultané, à proximité ou à distance, des données informatiques multimédia pertinentes et des compétences humaines adaptées. Pour cela, la plate-forme TEMIC intègre diverses technologies : Réseaux : ils peuvent être cablés (LAN, WAN) ou la sans fille (GPRS, WiFi, Bluetooth). Terminal : PC, ordinateur portable, PDA, téléphone portable. Avec différentes ressources, capacité d'affichage, protocole de transmission. 95

108 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Applications multimédia : VOD, vidéoconférence, téléchargement de dossier. Elles fonctionnent avec des protocoles spécifiques et formats audio visuels. La figure (4.6) présente un exemple de télé--maintenance dans une imprimerie industrielle. Ce système permet à des experts d'effectuer un diagnostic collaboratif, la réparation et la maintenance préventive à distance. En bas du schéma nous pouvons voir la partie client (sur le site de maintenance) et en haut l'entreprise responsable de la maintenance, composée d'agents mobiles (a gauche) et agents immobile (experts) apportant l'expertise d'e-maintenance. La gestion d'alarme pour une intervention de télé-maintenance se déroulera en trois phases : Première phase : Une alarme apparaît sur une interface, elle est en suite analysée par un système de réseaux de neurones, pour déterminer son type (fausse alerte, état de dégradation, panne brusque et persistante). Selon cette analyse, le système rédigera un rapport, lancera une commande ou entamera une session de maintenance collaborative. Figure 4.6 : La télé--maintenance dans une imprimerie industrielle 96

109 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Deuxième étape : Recherche des intervenants : si une maintenance collaborative a été lancée, une première connexion sera établie par l'envoi de messages SMS vers le personnel disponible et préenregistré. Le but sera d'alerter le personnel de la maintenance (local ou à distance). Ces messages seront relayés par un serveur permettant de cibler Le meilleur groupe d'intervention (selon leurs compétences, leurs privilèges, les outils dont ils disposent, et leur localisation ). Troisième étape : Processus de réparations : les réparations peuvent être faites à distance avec une liaison mobile, basée sur un échange d information restreint (comme SMS) ou par l'intermédiaire de GPRS (service WAP) ou par Internet, afin d établir une connexion avec le groupe de maintenance qui a reçu l'alerte, permettant ainsi la transmission et l échange de données au sein d une architecture client serveur. Selon la qualité de la connexion, dépendra le medias proposés Evaluation de la plateforme TEMIC TEMIC propose une solution innovatrice de maintenance collaborative, qui donnera aux acteurs de la maintenance un ensemble de médias et d'outils d'aide à la décision. Le lien entre l'aspect matériel et logiciel est essentiel pour réaliser un outil complet de télé--maintenance. Pour les aspects de logiciel, l'intérêt de divers médias est de fournir un outil complet pour l'aide à la décision même dans le cas de connections limités (bande passante). L'utilisation de l intelligence artificielle (réseaux neurones) pour la prévision de panne et le diagnostic apportent une réponse appropriée à la complexité de données dans la télémaintenance, et une bonne réactivité pour les systèmes temps réel. De plus la flexibilité est très importante, sur les réseaux (IP, GSM, GPRS, ), sur les terminaux (PDA, borne WAP, ordinateur portable, ). Nous pouvons noter aussi que la plate-forme s'adaptera facilement à divers domaines (pharmacies, industrie automobiles) TELMA Plate-forme d intégration de télémaintenance pour l enseignement et la recherche La plate-forme pédagogique et de recherche TELMA utilisable en local et à distance, a été élaborée afin de supporter les enseignements de la maintenance et 97

110 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance d illustrer l apport des nouvelles technologies de l information dans le processus de maintenance et les nouvelles architectures qui en découlent. La plate-forme est pilotée par des composants communiquant par réseau de terrain (Ethernet industriel), ouverts vers le niveau Entreprise (Ethernet et Intranet) et son environnement (Ethernet) [LEVR05]. La plate-forme est capable de générer un ensemble de défaillances qui viennent nuire au fonctionnement «normal». Il s agit également d une plate-forme d expérimentation support à des recherches développées dans le cadre d un projet de recherche du CRAN. Situé à l'université Henri Poincaré de Nancy, TELMA a été défini pour répondre à un groupe d'enseignants et de chercheurs qui ont à leur disposition une plate-forme de formation dans les domaines de maintenance, télémaintenance, et e-maintenance [IUNG03]. Basée sur un processus physique connecté à la fois à une architecture d'automatisation et d'une architecture de maintenance [LEVR06] Objectifs de la plate-forme TELMA L objectif visé par ce projet est donc de mettre à disposition de l enseignement, une plate-forme d expérimentation en relation avec les nouveaux besoins exprimés par les entreprises, dans les domaines de la maintenance et de la sûreté de fonctionnement, liés au développement des nouvelles technologies de l information et de la communication (télésurveillance, télémaintenance et e-maintenance). Cette plate-forme est conçue pour : un usage local dans le cadre des activités de formation classique, une utilisation à distance via Internet pour l'opération sur l'industrie des services électroniques (c -à -d télésurveillance), et pour accéder aux données de production, données sur le rendement; une utilisation pour l'e-enseignement et e-apprentissage comme support d'application de cours dans les domaines d e-maintenance. La plate-forme est actuellement utilisée pour démontrer la faisabilité et les bénéfices potentiels des approches d e-maintenance (projet DYNAMITE) [MULL07]. En particulier, la prise en charge ainsi que le déploiement du processus de pronostic L architecture technique de la plateforme TELMA 98

111 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Les principes généraux de conception et réalisation de la plate-forme TELMA ont profité de l expérience acquise dans les travaux précédents sur le développement et la construction de la plate forme IMS du CRAN [LEGE01] La partie opérative La partie opérative de la plate forme simule un processus de production semicontinu, répandu dans l industrie automobile (ligne de découpe de flancs métalliques, ligne d emboutissage, ), dans l industrie papetière ou l imprimerie. La plate-forme TELMA est articulée autour d un système mécanique simulant le déroulement en bande continue d un produit sous forme de bobine, servant une presse verticale. 4 postes de travail assurent la production. L alimentation de produit est simulée en entrée par un système automatisé de Changement de bobine, constitué d un barillet supportant deux bobines, entraîné par un vérin pneumatique. Le produit est matérialisé par une bande continue, dont l avance est assurée par deux systèmes mécaniques d entraînement. 1. Le premier (Accumulation) achemine le produit en entrée de la presse, en assurant une tension constante de la bande, contrôlée par un capteur (analogique ou TOR), afin d éliminer les risques de déchirement du produit. 2. Le second système en aval (Avance) tire sur le produit pour l amener sous la presse et y subir une opération de Poinçonnage, en respectant des exigences strictes de positionnement du produit La partie commande La plate-forme TELMA est pilotée par des composants communiquant par réseau Ethernet industriels ouverts vers le niveau entreprise (Ethernet et Intranet), l installation est constituée de 2 automates, le premier assure le contrôle/commande de la plate-forme alors que le second est chargé de générer des défaillances et dégradations contrôlées. La parti control/commande de la plate forme est constituée de : 99

112 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Un module d entrées/sorties permet le contrôle des énergies (pneumatique et électrique), des balises lumineuses (qui reflètent l état de la plate-forme), du pupitre et du module changement de bobine. Un serveur OPC situé sur le PC local permet de mettre à disposition l état des différents composants de la plate-forme (capteurs, actionneurs, moteurs ). Une caméra Web pilotable permet de visualiser à distance et à tout moment le système en fonctionnement. Un automate programmable inclus des filtres de comportement permettant la détection par la partie commande de défaillances et dégradations (capteurs et actionneurs) (distribution traitements de maintenance dans la partie commande). L utilisateur (enseignant ou chercheur) peut choisir d activer ou non ces filtres afin de laisser se propager la défaillance Génération de défaillances La plate-forme TELMA est capable de générer un ensemble de défaillances qui viennent nuire à son fonctionnement «normal». Pour cela l architecture technique de la plate forme a été complétée par l ajout des Modules de génération de Défaillance placés sur certains capteurs et actionneurs. D autres composants ont été ajoutés afin de simuler des dégradations (vérins presseurs, vérins rotatifs de courroie, frein magnétique) Conditions de mise en place Cette plate-forme devait répondre à un certain nombre de contraintes pour une utilisation dans un contexte pédagogique [LEVR05]. Elle devait être représentative d une réalité industrielle afin qu elle soit crédible dans ses modes de défaillances et leurs conséquences, elle devait être simple afin que son fonctionnement soit compréhensible des étudiants, elle devait être fiable et disponible 24h/24h sans un personnel technique présent, afin d être accessible à distance. elle ne devait pas être dangereuse pour les utilisateurs ou les personnes évoluant dans son environnement. 100

113 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance 3.4. OSA-CBM (Open System Architecture for condition-based Maintenance) Un regroupement de scientifiques et d industriels américains ont proposé le cadre OSA-CBM (Open Systems Architecture for Condition-Based Maintenance) (LEBO01), avec la volonté de standardiser une architecture «type» en maintenance conditionnelle,. Cette architecture est structurée en 6 couches, créant une succession linéaire des sous-processus nécessaires pour mener à bien cette maintenance. Le pronostic se situe après le processus «Health assessment» permettant de définir l état du système. Bien que cela ne soit pas dit explicitement, ce processus intègre la fonction de diagnostic permettant de connaître le ou les modes de défaillance/dégradation courants. Le pronostic se situe en amont du processus «Decision support» qui permet de choisir les opérations de maintenance à programmer pour rétablir le système dans un état et des performances donnés. L architecture précédente couvre le domaine de l acquisition de données jusqu à la décision avec une identification des données majeures échangées entre sous processus et modélisées à travers les travaux de l association MIMOSA 12. Dans le modèle OSA-CBM, on peut identifier 5 grandes classes de flux informationnels «d entrées» relatives : aux connaissances sur le fonctionnement passé, au système, aux conditions opérationnelles futures, à l état courant du système, au contrôle. Ce modèle permet aussi de définir les classes de sortie de la couche «Prognostics» : le résultat du pronostic : il s agit directement de ce qu OSA-CBM appelle PLData (différentes informations sur le résultat du pronostic sous la forme de RUL, de distribution de probabilité de RUL, les performances futures du système). les identifiants du résultat du pronostic : cette classe de sortie est composée de deux sorties, PL Configuration et PL Control Vector. Ces sorties permettent d identifier un résultat de pronostic en lui associant les données du contrôle (PL Control Vector), l algorithme choisi et la définition de l intervalle de pronostic (PL Configuration). l explication du résultat du pronostic : elle est donnée par PL Explanation. l actualisation de l historique du pronostic (PR History)

114 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Néanmoins la provenance de tous les flux n est pas précisée, il est donc difficile de les attribuer à l une ou l autre des différentes autres couches du modèle OSACBM. De plus, la modélisation du processus de pronostic reste très générale vis-à-vis des flux entrants et sortants, ils n identifient pas les sous-processus génériques conduisant au déploiement de ce processus. Figure 4.7 : L architecture OSA-CBM [COCH07] 3.5. La méthode Scoop pour les systèmes coopératifs [STVZ06] a étudié la modélisation de systèmes coopératifs et son application à l e-maintenance. Il propose une méthodologie ainsi que des outils, pour la modélisation, la mise en œuvre et la simulation de systèmes coopérants : Scoop (Simulation des Systèmes coopératifs). Cette méthodologie se décompose en cinq phases : 1. La phase besoins préalables consiste en une définition et un découpage des systèmes coopératifs. 2. La phase besoins finaux est un découpage plus fin des définitions précédentes 102

115 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance 3. La phase conception architecturale utilise les deux phases précédentes pour définir un méta modèle de structure du système. C est dans cette phase qu est définie la nomenclature complète des acteurs du système et de leurs interactions. 4. La phase conception détaillée comporte plusieurs niveaux : a. la modélisation des interactions entre les acteurs par des réseaux de Petri colorés. b. la modélisation et la définition des connaissances/croyances des acteurs par des fichiers XML basés sur une DTD spécifique au système. Ce formalisme a été utilisé par Saint-Voirin car les membres décrits ne possèdent pas une représentation complexe de l environnement, de ce fait, nous n utilisons pas les langages RDFS/OWL ou les ACL[...]. c. la modélisation des comportements en utilisant les langages PLOOMUNITY qui sont des langages formels orientés agents. 5. La phase implémentation Scoop propose deux façons de modéliser les systèmes coopératifs : a. Les réseaux de Petri stochastiques permettent de modéliser les interactions du système. La simulation de ces réseaux permet d obtenir des résultats sur ces interactions. b. La deuxième proposition est la simulation par un système multiagents. Le paradigme multi-agents étant conçu pour la modélisation, la simulation du travail collaboratif. Saint-Voirin [STVR06] a démontré en appliquant la méthode scoop sur le démonstrateur PROTEUS 13, que le taux d échec des diagnostics de panne est de 77%. Ces résultats sont en accord avec les simulations qu il a effectuées. En effet, il précise que le système PROTEUS ne dispose que d un pool de 5 experts disponibles et d un groupe de 3 experts. Or, ses simulations montrent que la taille idéale de ce pool serait d environ une trentaine d experts. 13 Voir paragraphe 3 103

116 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Figure 4.8 : Modélisation des interactions entre 3 experts en mode synchrone [STVZ06] 104

117 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Figure 4.9 : Capture d écran du simulateur des systèmes coopératifs [STVZ06] 105

118 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Le tableau (4.1) présente une synthèse sur les approches présentées ci-dessus sur la base d un ensemble de critères proposés par [MULL07b]. Plateform es Maintenance à distance Maintenance Collaborative Maintenance Prédictive Capitalisation de la connaissance Interopérabilité Intégration de la Maintenance Collaboration formalisation des Processus Knowledge management PROTEUS MA MA MI MI MA MA TEMIC MA MA MA MA MA TELMA MA MA MA MI MI MA MI OSA-CBM MA MA MA MA MI MA : contribution majeure, MI : contribution mineure Tableau 4.1 : Positionnement des contributions des plateformes de e-maintenance [MULL07b] 106

119 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance 4. L approche proposée Nous avons relevé suite à l évaluation des différents systèmes et sous systèmes en e-maintenance (Tableau 4.1), plusieurs inconvénients, tel que l absence de modèle claire dans la plateforme TEMIC, qui se rapproche plus d une application de GMAO, puisque on y insiste surtout sur l aspect physique de la coopération dans la maintenance, avec de simple envoie de DI (demandes d interventions) à des PDA ou via SMS selon des règles et des chemins préétablis. D autre part, PROTEUS et OSA-CBM, ont pour objectif de gérer l interopérabilité et les interactions entre les sous-systèmes impliqués dans le cycle de vie de la maintenance (SCADA, ERP, GMAO ), au détriment de la coopération entre acteurs humains, de plus ces plateformes sont plus orientées vers une maintenance préventive que celle corrective donnant lieu à un processus de diagnostic. Nous avons résumé notre étude comparative dans le tableau (4.1), où nous avons évalué les différentes plateformes de e-maintenance selon la nature de leurs contributions (majeur/ mineur), et en fonction des critères proposés par Muller [MULL07b], et qui ont permis de mettre la lumière sur plusieurs axes à améliorer, dont on a retenu, la modélisation et l implémentation de nouveaux processus (e-contrôle, e- diagnostique, e-logistique, etc.) accompagné du développement de nouveaux systèmes de e-maintenance, intégrant de nouveaux protocoles pour la collaboration et la négociation tel que les Workflow, Web services.etc Amélioration de la méthodologie «SCOOP» L approche SCOOP [STVZ06] se présente sous forme d une démarche saccadée, hachée (Parfois redondante), modélisant des bribes (nomenclature) de système coopératif plutôt que l ensemble des acteurs et des interactions présent au sein d un processus de maintenance coopérative. Saint Voirin [STVZ06] a utilisé dans la méthodologie Scoop plusieurs modèles (RDP, UML, EDP stochastique, PLOOM-UNITY, SMA, XML ) à travers différentes phases (spécification formelle, modélisation structurelle, modélisation des interactions, modélisation des connaissances) afin de définir la coopération et la coordination entre experts impliqués dans un processus de diagnostique. D autre part, une nomenclature spécifique à cette approche a été créée. Cette dernière est donc de faite inconnu. 107

120 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance [STVZ06] avait fait le choix des systèmes multi-agent combinés à d autres méthodes de modélisations, au détriment des Workflow. Bien qu il a lui même reconnu lors des ses travaux, que l analyse d un système coopératif par workflow permet un bon niveau de compréhension. Cependant il a conclu qu il n existe pas de représentation bien défini dans le domaine de la représentation par wokflow, et que les formalisations existantes ne permettaient pas la définition d un système globale, une vérification ou une simulation. C est pourquoi, nous voulons à travers notre contribution (CDW : Cooperative Diagnosis Workflow) démontré qu en utilisant un système basé sur une modélisation Workflow, qu on simplifiera la démarche SCOOP, en réduisant considérablement les différents niveaux d abstraction, et ainsi, augmenter l efficacité, la rapidité et la fiabilité des modèles. Ces derniers seront basés sur un langage de modélisation formel ou semi formel (voir chapitre 5), reconnu dans le domaine de la modélisation des processus collaboratif [LARD05]. Le langage de spécification du Workflow, permettra de générer automatiquement un RDP (voir chapitre 6), afin de valider le modèle source et par la même occasion, d effectuer certaines vérifications et simulations sur ce dernier, comme le préconisait Saint- Voirin [STVZ06] Implémentation de la plateforme CDW La modélisation workflow du processus de maintenance collaborative a donné lieu à une application workflow (CDW) d aide au télédiagnostic coopératif, qui s appuie sur les résultats des différentes plateformes existantes (GENIE, PROTEUS, TEMIC, CALIF ) tout en représentant une véritable alternative à ces dernières. Le tableau (4.2), intègre notre proposition (CDW) ce qui nous permet de positionner notre démarche par rapport aux plateformes proposées tableau (4.1) en exploitant les mêmes critères. Notre proposition est basée sur une architecture Workflow, et permet de mettre sur pied un Workflow opérationnel et autonome, dont l objectif principal est de coordonner les interactions entre les différents acteurs intervenants au sein du processus de maintenance. La plateforme CDW est composé d un module d automatisation du Workflow permettant d implémenter une représentation informatique du modèle de processus de e-maintenance en utilisant un outil informatique regroupant toutes les définitions de processus nécessaires avec les informations les plus pertinentes (documents, délai, droit d accès etc.). L implémentation de ce workflow permettra ainsi de définir la logique déterminant dynamiquement les itinéraires des processus. 108

121 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance Plateform es Maintenance à distance Maintenance Collaborative Maintenance Prédictive Capitalisation de la connaissance Interopérabilité Collaboration formalisation des Processus Knowledge management PROTEUS MA MA MI MI MA MA MA TEMIC MA MA MA MA MA TELMA MA MA MA MI MA MI OSA-CBM MA MA MA MI CDW MA MA MI MA MA MA MI MA : contribution majeure, MI : contribution mineure Tablea 4.2 : Positionnement de (CDW) par rapport aux plateformes de e-maintenance 109

122 Chapitre 4 : Systèmes de gestion de la e-maintenance 5. Conclusion Nous avons présenté dans ce chapitre, quelques travaux ayant donné naissance à différents outils et plateformes, visant à coordonner le travail coopératif entre différents acteurs intervenants dans un processus de maintenance de manière général, ou de diagnostic plus spécifiquement. Cependant, suite à leur évaluation, nous avons relevé plusieurs carences, que nous proposons de corriger à travers notre approche CDW (Cooperative Diagnosis Workflow) basée sur une architecture Workflow. Cette dernière a donné lieu à une plateforme (voir chapitre 6) permettant d assister les différents acteurs impliqués dans un processus de maintenance coopérative. Cependant, l efficacité d une telle plateforme est tributaire de la qualité du modèle worflow introduit en amont. Cette qualité de modélisation passe en premier par le choix d un langage de modélisation adapté au processus coopérative, et satisfaisant des critères de vérification et de simulation. Cette problématique de choix du langage de modélisation, fera l objet du prochain chapitre. 110

123 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Chapitre 5 Modélisation d un Workflow pour la e-maintenance 111

124 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance 1. Introduction Après avoir présenter dans les précédents chapitres, les principales notions se rattachant aux concepts de la maintenance et de la coopération, ainsi que les principaux outils informatiques permettant de mettre en place une plateforme de coopération entre les différents acteurs de la maintenance. Nous consacrons ce chapitre à compléter notre démarche CDW (Cooperative Diagnosis Workflow), en choisissant un langage de spécification workflow permettant de modéliser la coopération d un groupe d experts impliqué dans un processus d e-maintenance. Nous entamons ce chapitre par la problématique du choix du langage de modélisation, une fois ce dernier défini, nous modélisons les différentes étapes du processus de diagnostic d une panne, et ce, en se basant sur l algorithme de gestion de la coopération proposé par [BOUS01]. 2. Modélisation d un processus de maintenance coopérative 2.1. Modélisation du processus La modélisation des processus vise tout d abord à représenter sous forme graphique, en utilisant un langage spécifique, le fonctionnement d un système complexe (une organisation ou entreprise). Il est important d arriver à une modélisation qui est suffisamment pertinente pour qu on puisse se baser sur elle dans des buts d amélioration de processus. Néanmoins, il faut toujours essayer de garder une représentation simple et compréhensible, sinon une analyse des modèles devient impossible. Comme cité précédemment, il existe toujours différents éléments de base d un processus devant être modélisés : L activité symbolisant une étape du processus Le rôle accomplissant une activité La route représentant la transition entre les activités L objet transitant par les activités et subissant des transformations Une activité de modélisation commence donc toujours par la description de l existant. Comment l équipe fonctionne? Qui fait quoi? Comment est-ce que les choses sont faites? 112

125 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Une fois cette étape franchie, il faut analyser la situation, procéder à des simulations afin de les utiliser comme base pour poser des questions d optimisation des processus au niveau des coûts et des délais, donc d amélioration de la qualité du processus. La troisième étape cherche finalement à trouver et analyser les dysfonctionnements et problèmes et à partir de ce point trouver des solutions plus optimales. La modélisation des processus sert donc un double objectif au sein du projet Workflow. Elle permet d abord l analyse critique des processus candidats au Workflow, et ensuite de préparer la définition de processus Processus d e-maintenance Notre démarche de modélisation se base sur le processus d e-maintenance proposé par Boussedjra [BOUS01] à travers un algorithme de gestion de la coopération d un groupe d experts, pour établir le diagnostic et la maintenance des pannes détectées. L algorithme gère l organisation du groupe, et la communication entre experts, il s appuie pour cela sur les hypothèses suivantes : Chaque ensemble regroupé pour le traitement d une panne déclarée par un technicien constitue un groupe. A tout instant, un seul membre du groupe diffuse ses données et tous les autres membres doivent être en attente. Les experts sont polyvalents ou généralistes (ils ne connaissent pas les installations). Le site coopérant ne peut être en état de diffusion que s il a eu une autorisation du coordinateur. A tout instant, une et une seule personne est autorisée à parler ou diffuser des données 3. Contribution La modélisation d un Workflow implique de décrire précisément les agents impliqués dans la réalisation d une tâche coopérative, la structure des interactions qui unissent ces agents, la nature des informations qu ils échangent et la dynamique des traitements qui doivent être effectués. Cependant, chaque année, des dizaines de workflow sont spécifiés dans les entreprises. Dans le meilleur des cas, l'équipe de développement se base sur une méthode rigoureuse de spécification 113

126 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance issue du Génie Logiciel. Mais bien souvent, elle se base sur une méthode «maison», issue d une adaptation d une ancienne méthode. Il est alors fréquent de constater que les systèmes interactifs développés posent de nombreux problèmes d'utilisabilité, ne répondent pas toujours aux besoins des utilisateurs, et sont souvent mal adaptés à l'organisation du travail. Cette nécessité d adapter les méthodes provient du fait qu il n existe pas de méthode unique de modélisation et de spécification de workflow. Les développeurs qui ressentent un manque lors de l application de «leur» méthode à une nouvelle situation tentent alors de l améliorer selon leurs propres critères. Il en résulte alors un foisonnement de méthodes personnelles manquant souvent de cohérence sur certains aspects de spécification. Chaque méthode utilise généralement ses propres formalismes adaptés au problème auquel elle s'attaque, les formalismes sont en quelque sorte la clé de voûte de ces méthodes. Sans formalismes adaptés aux problèmes (permettant de représenter toute l étendue des problèmes) et aux utilisateurs des méthodes (adoptant une représentation aisément compréhensible), elles risquent de ne pas être appliquées. Dans les problèmes qui nous intéressent (e-maintenance), la coopération et les relations de responsabilité sont essentielles. Il importe donc de représenter et d'analyser les communications, les coordinations d'actions et les collaborations entre les acteurs des organisations étudiées par ces méthodes Choix de la méthode de modélisation Pour mener à bien la modélisation et la spécification du processus de maintenance, il nous faut d abord trouver la meilleure organisation du travail. de manière à fournir à chaque acteur les moyens technologiques qui assistent ou automatisent son travail individuel tout en lui permettant de communiquer avec les autres afin de coordonner les différentes activités et atteindre ainsi l'objectif global. Selon [NURC96], une méthode de modélisation complète, doit remplir les critères suivants : Etre suffisamment générale pour permettre de modéliser n'importe quel processus métier (même s'il comporte des étapes qui ne peuvent pas à priori être mis en œuvre par un workflow), 114

127 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance prendre en charge l'analyse depuis l'identification des processus jusqu'à la modélisation des procédures dont on veut automatiser le déroulement, raisonner sur les objectifs à atteindre et non sur les fonctions réalisées par les différents services d'un organisme, permettre d'aborder des organisations complexes dont les processus ne sont pas clairement définis. Une approche systémique est dans ce cas requise [KUR87]. L étude comparative des méthodes de modélisation issue du génie logiciel (Merise, SADT, SART, OMT et OOM etc.) [LARD05] nous a permis de conclure que ces dernières sont toutes orientées vers la structuration des données et des traitements automatisés, omettant ainsi les aspects organisationnels, qui y sont abordés que d une façon partielle. Ceci nous a conduit à pousser nos investigations vers d autres méthodes qui peuvent correspondre aux critères proposées par [NURC96], trois méthodes se sont alors distinguées : UML, OSSAD, et BPMN. Après une étude comparative entre ces dernières (voir Annexe B), nous avons opté pour la méthode OSSAD [CHAP04]. 3.2 Description de la méthode OSSAD La méthode OSSAD (Office Support Systems Analysis and Design) a été développée lors du programme ESPRIT (European Strategic Programme for Research in Information Technology) conduit de 1985 à 1990 par une équipe multinationale de consultants, d'universitaires et d'usagers des technologies de l'information. Il s'agit d'une approche systémique qui aide à comprendre comment les gens travaillent ensemble, en incluant les personnes dans le système à concevoir. OSSAD s'intéresse donc avant tout au fonctionnement organisationnel. C'est une méthode qui permet d'analyser comment différentes personnes coordonnent leurs tâches en vue de fournir un résultat global. Elle vise à : - Fournir aux différentes parties prenantes un cadre de référence conceptuel et une organisation du travail pour leur permettre de conduire un projet. - Permettre d adapter le cadre général à chaque situation particulière. - Fournir les outils de modélisation du travail tertiaire ou administratif. - Permettre de concevoir en interaction (et non séparément) les sous-systèmes techniques et humains, destinés à modifier la situation actuelle. 115

128 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance - Proposer de nouvelles opportunités de dialogues entre les managers, les techniciens, les utilisateurs des moyens technologiques. OSSAD, est une méthode relativement simple. Elle est notamment pratiquée dans les entreprises privées et les administrations publiques, en Allemagne, en Finlande, en France, en Irlande, en Italie, et en Suisse. Six principes constituent une synthèse de la philosophie Ossadienne. 1. Participation : Un projet Ossadien ne doit pas se contenter de consulter les utilisateurs, il doit les associer continuellement à la démarche. Cette association s'appuie sur la clarté des concepts utilisés et leur apprentissage rapide par les participants. Elle est garante de leur motivation et de leur implication. 2. Pragmatisme : Un projet Ossadien veut déboucher sur une solution réaliste et applicable à un problème bien identifié. Il ne s'agit pas de modéliser pour le plaisir. 3. Expérimentation : Un projet Ossadien doit intégrer l'essai, par prototypage technique et organisationnel, des solutions envisagées sur le papier. 4. Itérativité : Un projet Ossadien n'est pas linéaire. Des remises en question sont possibles et souhaitables dans les limites d'une gestion rigoureuse du projet, notamment lors de la validation des modèles par les participants. 5. Agrégation : Un projet Ossadien vise à traiter des problèmes particuliers, à leur niveau de pertinence, sans perdre de vue l'ensemble de la situation. C'est une démarche de type systémique. 6. Contingence : Un projet Ossadien s'organise autour du problème examiné et ne doit pas obligatoirement faire appel à tous les outils et techniques d'ossad qui, de plus, peuvent être adaptés si nécessaire. Cette méthode propose une démarche qui se fait en trois étapes. Trois modèles différents sont donc établis, ils répondent à des besoins bien délimités : Abstrait 14, Descriptif et Prescriptif. 14 Voir Annexe A 116

129 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance NIVEAU ROLE BUTS Abstrait Descriptif Prescriptif modélisation des objectifs modélisation des moyens spécification du workflow Qu'est ce qui doit être fait ou atteint? Comment réalise-t-on les objectifs? Avec quoi et qui? Comment sont automatisés les moyens mis en œuvre? Tableau 5.1 : Les niveaux de modélisation d OSSAD [CHAP04] Le déroulement de la méthode OSSAD, ne doit pas suivre obligatoirement une démarche séquentielle (en utilisant l ensemble des niveaux de modélisation), Cette Méthode nous permet d utiliser une partie des modèles qui y sont inclus, selon les besoins de la modélisation. Nous avons privilégié dans notre démarche d outre passer le niveau abstrait, pour utiliser directement le niveau descriptif (à travers ses modèles) puisque ce dernier répond plus à nos besoins en termes de modélisation de la collaboration et la représentation de la coordination des interactions, entre experts dans un processus d e-diagnostic Le modèle descriptif Il représente la façon pratique dont le travail est fait aujourd'hui ou pourrait être fait à l'avenir. Il répond aux questions : qui fait quoi et comment? Les concepts principaux utilisés avec ce modèle sont résumés dans le tableau suivant : 117

130 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Elément Unité Rôle Procédure Tâches Opération Ressource Outil Définition Regroupement significatif de rôles pour des besoins de coordination et de contrôle Ensemble de tâches effectuées par un individu, et donc des responsabilités qu'il prend en charge dans l'organisme étudié La procédure est l'aspect descriptif d'une activité (du modèle abstrait), une façon de la mener à bien. Ensemble des opérations accomplies par un rôle dans la réalisation d'une activité (du modèle abstrait) Concept représentant le plus petit élément pertinent d'une tâche La ressource (en information) est un ensemble d'informations, groupées sous une forme concrète de stockage et de communication Elle sert d'intrant ou d'extrant à des opérations Outil physique et/ou technologique pour accomplir une opération ou une tâche Tableau 5.2 : Principaux concepts du modèle descriptif d OSSAD [CHAP04] Il existe trois types de modèles descriptifs : le modèle descriptif de rôles, le modèle descriptif de procédures, le modèle descriptif d'opérations. Les deux premiers élaborent une représentation statique du fonctionnement de l'organisme : aucun élément chronologique n'y figure. Le troisième type de modèle constitue le niveau le plus détaillé de la description et explicite la dynamique de l'organisation. Le modèle descriptif de rôles : permet de représenter la structure organisationnelle dont s'est doté l'organisme (ou celle qui lui est proposée) pour accomplir ses activités. Il utilise les concepts de Rôle, d'unité et de Ressource.. acteur <appartient à 0..* 0..* unité exerce> 1..* 1..* reçoit> rôle 0..* 1..* 1..* <tenu par 1..* 0..* produit> ressour ce 1..* Figure 5.1 : Méta-modèle du modèle de rôles 118

131 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Le modèle descriptif de procédures permet de représenter le fonctionnement de l'organisme, c'est à dire l'organisation du travail actuelle ou souhaitée. Il fait appel aux concepts de procédure et de ressource. Ce modèle donne une vue d'ensemble des relations entre procédures. Reçoit> Procédur 0..* 0..* ressour e ce 0..* 0..* Transmet > Figure 5.2 : Méta-modèle du modèle de procédures Le modèle descriptif d'opérations : fournit le détail correspondant à une ligne de la matrice Activité/Rôle (donc à une procédure). On y indique qui fait quoi et dans quel ordre. On fait apparaître ainsi la répartition du travail entre les divers rôles. On attribue une colonne différente à chacun des rôles concernés et on y place les Opérations qu'ils effectuent. <participe à Procédure 1..* ressourc 1..* e 0..* 1..* outil 1..1 réaliser par> 1..* 1..* 1..* 1..1 produit> tâche opérati Se décompose de> 1..* 1..* on Se décompose de> 0..* 0..* reçoit> ressourc 0..* e Figure 5.3 : Méta-modèle du modèle d opérations Donc, les modèles de ce niveau concernent les moyens humains, techniques et organisationnels utilisés pour accomplir les objectifs détaillés sous la forme d activités. A chaque activité correspond une ou plusieurs procédures (actuelle, future, alternative, etc ). Une procédure est un ensemble cohérent d opérations ; elle est réalisée de manière collaborative par un ensemble d acteurs auxquels sont assignés des rôles. Un acteur exerce plusieurs rôles, un rôle est attribué à plusieurs acteurs Modélisation de l algorithme de gestion de la coopération d un groupe d experts. 119

132 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance L algorithme de gestion de la coopération au sein d un processus de maintenance coopérative se décline comme suit : 1) La création d un groupe est initiée par le technicien (figure 5.4) 2) L attribution de numéro d ordre est faite ensuite selon le temps d arrivée des messages d acquittement (figure 5.4). Le groupe construit est composé de deux sous-groupes : Le premier contient les experts coopérants pour la résolution de la panne et un coordinateur. Ce sous groupe est actif : échange de données entre les membres avec un coordinateur. Le deuxième sous groupe est constitué des membres du groupe actif et du technicien (ce sous groupe est optionnel). 120

133 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Figure 5.4 : Modèle d opération du processus de création d un groupe d experts [LARE11b] 3) Le choix du coordinateur du groupe est fait en fonction de la qualité du réseau entre lui et le site de la panne. Le rôle du coordinateur est de jouer le rôle d interface de communication entre les membres du groupe et le monde extérieur (site défaillants ou autre groupes coopérants). 4) L affectation pour un nouveau groupe d expert peut se faire en fonction des numéros d ordre des experts en affectant au nouveau groupe existant ou par décision du coordinateur de chaque groupe. 5) L ajout d un membre se fait par un appel ou une invitation du groupe par l intermédiaire de son coordinateur (figure 5.5) ou alors par une demande d un site libre voulant rejoindre le groupe (figure5.6). Tant que les deux sites ne sont pas d accord (réception d accusés de réception positifs), le membre ne rentre pas dans le groupe. Figure 5.5 : Modèle d opération du processus d ajout d un nouveau membre par invitation [LARE11b] 121

134 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Site (Experts) Coordinateur Vérifier la disponibilité des experts Affecter un N d ordre OU NovMem Etudier la demande OU Si la demande est acceptée Données Si supérieur Envoyer les données Refuser la demande Figure 5.6 : Modèle d opération du processus d Ajout d un nouveau membre par demande d adhésion [LARE11b] 6) le traitement d une nouvelle panne B si tous les experts sont occupés sur une panne A, se fera comme suit : Si le traitement d une panne A en cours est terminé, alors la nouvelle panne B est traité immédiatement et le groupe et reconstruit. Si le traitement n est pas encore fini, mais qu une affectation d un ou plusieurs experts à la panne déclarée B est possible, alors deux nouveaux groupes sont construits, l un pour le traitement de la panne B et l autre pour le traitement de la panne A Sinon, la panne déclarée B ne peut pas être traité, alors elle est enregistrée dans une file d attente comme un prochain travail (figure 5.7). 7) La dissolution d un groupes d expert construit peut intervenir afin de répondre à l ensemble des pannes déclarés. Un groupe d experts peut être construit en affectant des experts libres à la panne déclarée (figure 5.7). 122

135 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Site (Experts) Coordinateur Diagnostiquer une panne Comparer le nombre de pannes et le nombre de sites OU Si déconnection Vérifier si la file est vide OU Contrôler la liaison OU Si la file est vide Si supérieur Dissoudre le groupe Terminer le traitement Chercher une panne dans la file d attente Figure 5.7 : Modèle d opération du processus de Dissolution du groupe d experts - fin de traitement [LARE11b] 8) La gestion de l exclusion mutuelle est prise en compte grâce aux demandes d autorisations grées par les coordinateurs et les numéros d ordre des coopérants. Les demandes classées par importance sont parfois insérées dans des files d attente (Figure 5.8). 123

136 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Figure 5.8 : Modèle d opération du processus d Exclusion mutuelle [LARE11b] Le niveau prescriptif Les modèles Présenté ci dessous ne constituent pas une spécification autorisant la génération d applications de workflow. A cet effet [CHAP00] a introduit le troisième modèle Ossadien cherchant à préciser les détails des systèmes techniques et organisationnels, de façon à faciliter le dialogue avec les fournisseurs de matériels et de logiciels de manière à ce que tout ce qui permet d'intégrer efficacement technologie et organisation figure dans ce modèle (prescriptif). Il étend le modèle d'opérations par la spécification de ce qui sera automatisé dans un workflow. Ceci est résumé dans les concepts de : Document, État de document, Structure de document, contrainte d interdiction ou d obligation, Délai de réalisation d une opération, Sélection et, Notification. 124

137 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Un document est une ressource du modèle d'opérations qui est informatisée. La structure d'un document est un ensemble de champs informationnels. Le modèle de document est basé sur celui du système cible de l application de workflow généré, à savoir : un document est une collection organisée en «sections»de champs de type simple ou de type «texte enrichi» dont les valeurs peuvent contenir des liens vers d autres documents ou fichiers attachés. L'état d'un document sert à dénoter sa situation relativement au flux (quelle est l'opération faite ou à faire?). Aux états d un document peuvent être associés des modes d accès aux champs du document (pas d accès, lecture ou édition). Lorsqu un document est en entrée d une opération, les acteurs du rôle pouvant réaliser cette opération, ont accès à ce document. Les droits d accès sur un document évoluent donc au fur et à mesure du déroulement du flux. Les flux sont décrits avec un langage graphique qui représente l implantation informatique du modèle d opération de la figure. Des méthodes comme Merise,et plus récemment la notation UML, ont utilisé ce type de représentation graphique basée sur des colonnes. Les diagrammes d activité d UML sont proches de ce modèle graphique de spécification des flux. Procédur e 1..1 acteur notification <participe 1..* à 1..* ressour ce 1..* 0..* réaliser par> 1..* 0..* * tâche opérati 1..* Se décompose on 0..* 1..1 de> 0..* 0..* interdicti on délai Se décompose de> 1..* 0..* 1..* 0..1 <émet sélectio n 0..1 base dépassemen t <émet état 1..* Figure 5.9 : Méta-modèle du niveau prescriptif. 0..* outi l transmet> 0..* 1..* 1..* reçoit> ressour 1..* ce accés docume nt * champ 125

138 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Démarche de spécification. La transformation d un modèle descriptif en un modèle prescriptif se fait selon la démarche suivante : 1. identifier les ressources qui seront informatisées. Ces ressources deviennent des documents. 2. spécifier les changements d état de ces documents dans les flux opératoires (y compris les changements calculés par le système de gestion de workflow), 3. spécifier les contraintes entre opérations, si nécessaire, 4. déterminer les états pour lesquels il est nécessaire de sélectionner l acteur ou les acteurs devant réaliser l opération suivante. Cette sélection peut être associée à une notification par un message électronique. Les notifications sont recommandées soit, pour des utilisateurs occasionnels d une application, soit pour des utilisateurs travaillant sur plusieurs applications de workflow. 5. mentionner les délais de réalisation des opérations, si nécessaire, 6. spécifier la structure (champs et sections) des documents. Des contraintes entre deux opérations peuvent être définies : elles obligent / interdisent qu un même acteur réalise ces deux opérations sur un même document. Par exemple deux acteurs exerçant le rôle de demandeur peuvent remplir des notes de frais. S ils exercent également le rôle d'approbateur, ils peuvent approuver les notes de frais pour qu'elles soient remboursées. En ajoutant une contrainte d'interdiction sur les opérations remplir et approuver, on empêche le même acteur de réaliser ces deux opérations sur le même document. La notion de sélection permet à l acteur réalisant l opération courante, de choisir un sous-ensemble des acteurs devant réaliser l opération suivante. Par exemple lorsqu un acteur du rôle contrôleur vérifie la note de frais telle que son nouvel état soit vérifiée, la sélection permet de choisir parmi les acteurs du rôle approbateur, celui ou ceux qui vont devoir approuver cette note de frais en particulier (par exemple ses chefs directs plutôt qu éloignés). La notion de notification est un concept lié à l automatisation des procédures de travail. Elle indique que les acteurs d un rôle doivent être avertis par un message 126

139 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance électronique lorsqu un document arrive dans un état particulier et que l opération qui suit relève de leur responsabilité. C est une façon de réaliser un mode «push». Un délai peut être spécifié pour la réalisation d une opération. Il est calculé à partir d un état d un document (pas nécessairement celui qui est en entrée de l opération considérée).en cas de dépassement du délai imparti, le document peut être mis dans un état indiquant ce dépassement, et à partir duquel un autre flux peut être mis en œuvre. En appliquant toutes ces règles de transformation, nous avons pu déduire un modèle prescriptif (Figure 5.11), qui est prêt à être introduit dans un Worklow, et ce à partir du modèle d opérations (niveau descriptif) incluant la création d un groupe, l attribution d un expert et le traitement d une panne supplémentaire (voir Figure 5.10). Figure 5.10: Modèle d opération du processus de Création d un groupe attribution d un expert - traitement d une panne supplémentaire [LARE11b] 127

140 Chapitre 5 : Modélisation d un Workflow pour l e-maintenance Figure 5.11 : Modèle prescriptif des opérations de Création d un groupe - attribution d un expert - traitement d une panne supplémentaire [LARE11b] 4. Conclusion Dans ce chapitre, nous avons présenté notre contribution à travers la modélisation par la méthode OSSAD, du processus d e-maintenance coopérative, basée sur l algorithme de gestion de la coopération d un groupe d experts proposé par Boussedjra. Ce langage de modélisation (OSSAD) nous a aussi permis de définir un modèle de spécification Workflow, correspondant à un modèle prescriptif et généré à partir du modèle d opération, en recensant dans les processus préalablement définis, ce qui sera géré de manière informatique, tels que les documents qui devront être gérés par le réseau, ainsi que les règles d organisation portant sur la tâche des acteurs (obligations ou interdictions). Ce choix devra être validé à travers l étude d un exemple pratique de modélisation Workflow d un processus d e-maintenance coopérative, qui sera traité dans le prochain chapitre. 128

141 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Chapitre 6 Etude de cas :Le complexe GP1Z 129

142 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z 1. Introduction Au chapitre précédent chapitre, nous avons traité la problématique du choix d un langage de modélisation Workflow. Il serait alors intéressant, de valider ce choix dans le cadre d un système d aide à la coopération entre experts, à travers une étude de cas qui permet de modéliser des processus physiques selon différentes stratégies de maintenance. Cette étude d un cas pratique, se déroule au sein d un complexe pétrochimique spécialisé dans le traitement du GPL. L objectif à travers cette étude, étant de démontrer la pertinence de notre choix en termes de langage de modélisation pour la maintenance coopérative, et l apport de celui-ci au monde de l industrie. L étude présentée dans ce chapitre s étale sur deux parties, dans la première partie, nous décrivons l activité de maintenance telle qu elle est pratiquée actuellement dans le complexe GPZ1, ce qui nous a permis de relever certaines carences, aux quelles nous proposons de remédier dans la deuxième partie de ce chapitre à travers notre contribution. 2. L activité de diagnostic et de maintenance au sein du complexe GP1Z Afin de mener à bien nos travaux de modélisation d un Workflow, nous nous somme immergé dans le complexe GP1Z 15 de l entreprise SONATRACH (Jumbo GPL) situé dans la zone industrielle d ARZEW, et considéré comme l un des plus importants au monde. La fonction de maintenance au sein de ce complexe industriel à pour principaux objectifs de : Planifier et exécuter les travaux avec un minimum d'interférence avec la production. Maintenir le niveau d'entretien désiré au moindre coût. Améliorer la viabilité et la fiabilité des équipements par l'entretien préventif et correctif. Assurer la qualité du travail exécuté. Informer le Département Production des modifications de conduite des équipements. Exécuter les travaux demandés en conformité avec les programmes prévus. 15 Voir Annexe C 130

143 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Informer le Département Production des équipements critiques et recommander le stockage des rechanges de sécurité pour ces équipements ainsi que leurs pièces. Ces objectifs ne peuvent être réalisé, que si l équipe de production coopérer avec les équipes de maintenance, afin de satisfaire les besoins suivants : - Surveiller constamment la condition et la performance des équipements et anticiper les besoins de l entretient - Décrire clairement les travaux demandes, autoriser les dépenses et éviter les travaux non indispensables - Utiliser les équipements de façon à éviter les avaries lorsqu elles pourraient raisonnablement être évites - Établir les priorités d une façon réaliste et informer la maintenance aussitôt que possible. - Prévoir les arrêts programmes avec une avance suffisante et fournir une information complète sur les travaux demandés. - Rendre disponible, conformément aux engagements pris, les équipements pour l entretient préventif et pour les interventions. Figure 6.1 : Vue du Systeme SCADA 16 sur un train de production 16 Voir chapitre 4 131

144 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Figure 6.2 : Système de supervision de la production 132

145 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z D autre part, la fonction de maintenance du complexe GP1Z est répartie en sept sous systèmes, correspondant chacun à une phase du processus de traitement des défaillances : 1. le sous-système Demande de Travail. 2. le sous-système Préparation. 3. le sous-système Procurement. 4. le sous-système Programmation. 5. le sous-système Lancement et contrôle. 6. le sous-système Exécution. 7. le sous-système Informations de Gestion La Demande de Travail (DT) Une Demande de Travail concerne les travaux non corrective) tel que : Réparations Accidentelle Remplacements Modifications Nouvelle Installation prévus (maintenance Figure 6.3 : Etablissement d une demande de travail par une application de GMAO GATIOR : Système de Gestion de la Maintenance, des Approvisionnements et de l'inspection / LTH-SONATRACH 133

146 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Les travaux à traiter par D.T. sont identifiés par le demandeur qui détermine aussi le degré d urgence (Priorité) pour chaque situation dangereuse qui se présente, pour chaque équipement sur lequel une ou plusieurs Anomalies se Manifestent et pour chaque travail de réparation, modification ou remplacement nécessaire : 1. Priorité 1 (P1) Indique le travail qui doit commencer le jour même de la formulation de la demande ou en cas de danger immédiatement 2. Priorité 2 (P2) Indique le travail à programmer pour le jour ouvrable qui suit celui de la notification de la demande de travail (DT) 3. Priorité 3 (P3) - Cette priorité sera attribuée à tous les autres types de travaux à l exception de ceux à exécuter lors de l arrêt programme - Le demandeur signale la contrainte «date» en indiquant sur la (DT) : Priorité 3A Date du début (ou de fin) désirée - Le demandeur laisse le choix de la date du début de travail au département maintenance en indiquant sur la (DT) Priorité 3B 4. Priorité 4 (P4) Cette priorité indique le travail a exécuter lors de l arrêt programme de l unité entière ou en mettant a profit un arrêt accidentel 5. Priorité 5 (P5) cette priorité indique que le travail ne pourra être exécuté comme souhaite par le demandeur par suite d un empêchement majeur comme manque des matériaux, attente des spécialistes etc..le département maintenance avisera le demandeur sur cet empêchement Après avoir choisi la priorité de la demande de travail, il faudra par la suite désigner le genre de l intervention demandé : - Accidentel : tout Travail de Réparation ou de remplacement exécuté à la suite de défaillance des Equipements - Préventif : toute Intervention résultant d' un Programme d'entretien Préventif Des Inspections imposées par la Loi - Modifications / Déplacements : toute Modification ou Déplacement d'installation ou d'equipements - Travaux Permanents : tous les Travaux couverts par les D.T.P La Préparation 134

147 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Cette phase consiste à assister les services opérationnels en leur donnant tous les éléments nécessaires à l'exécution des travaux sur les aspects tel que le mode opératoire, la durée, les délais, ainsi que les moyens requis. Surtout les travaux de longue durée et les travaux répétitifs en définissant: - Les mesures de sécurité à prendre - La gamme opératoire avec : Les points clés de l'intervention Les phases du travail et leur enclenchement - Les moyens nécessaires: matières, pièces, outillages - Le nombre d intervenants - La durée estimée du Travail Figure 6.4 : Différentes taches durant la phase de préparation 2.3. La programmation 135

148 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Cette phase consiste à repartir au mieux le travail à exécuter dans le temps en tenant compte des moyens disponibles et en économisant les couts d'intervention 2.4. Le Procurement Les principaux objectifs de cette étape sont : Détermination des actions à entreprendre. Consultation d'entreprises. Contrôle disponibilité Matériaux. Lancement de demandes d achat suivi et contrôle des livraisons. Figure 6.5 : Différentes taches durant la phase de Procurement 3. Critiques et améliorations 136

149 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z La relation traditionnelle de la maintenance avec la production telle que celle utilisée au sein du complexe GP1Z, est principalement basée sur une demande d intervention (DI], concrétisée par un ordre de travail (OT). Mais les choses ont beaucoup évolué : en effet, nombre d entreprises qui ont engagé des investissements importants dans des machines automatisées, théoriquement capables de rythmes de production soutenus, ont découvert que cela ne suffisait pas pour atteindre les objectifs de production fixés. Pour un même investissement, leurs concurrents obtenaient des rendements supérieurs sans que l on sache toujours exactement ce qui était en cause : maintenance, exploitation ou conception. Les observations effectuées sur les unités de fabrication performantes aboutissent souvent au constat suivant : l amélioration de la conception des moyens et des procédés permet d amener des gains de productivité est ainsi, les entreprises ont amélioré la fiabilité, la maintenabilité et le rendement intrinsèque de leurs machines. Cependant des pertes de capacité de production subsistent à cause de trois origines (voir figure ci-dessous) : Arrête pour maintenance : arrêts pour assurer l entretien programmé (préventif, rénovations, visites réglementaires, etc.) ; Réglage, microdéfaillances : petits dysfonctionnements (déréglages, desserrages, fausses manœuvres, manque d ergonomie...) qui ne nécessitent pas nécessairement l appel à la maintenance. rebuts, mauvaise qualité : ils sont provoqués par les causes précédentes mais également les aléas de procédés, les défauts de réglage ou les erreurs humaines. Production Capacité théorique Arrêt pour maintenance Réglage, microdéfaillance Pertes Capacité de production Rebus, mauvaise qualité Implication Maintenance Production 90% 10% 50% 50% 10% 90% 137

150 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Figure 6.6 : Causes des pertes de capacité de production et implication des 3.1. Un Workflow pour l e-maintenance services Dans notre étude, nous nous focalisons sur la maintenance corrective, qui consiste à intervenir après la constatation d une défaillance, durant laquelle, les équipes de maintenance du complexe GP1Z procèdent comme suit: constatation de la défaillance. mise en situation sécuritaire du composant défaillant comme l arrêt du moteur, la coupure du courant, etc. Cette action doit se faire en se référant au dossier machine du composant. Le placement en situation sécuritaire doit être accompagné d une analyse du système. La détection et la localisation des éléments défaillants. La conduite du diagnostic. Cette conduite se déroule en s appuyant sur les données disponibles dans le dossier technique, le technicien émet une hypothèse possible de la cause de la défaillance, Si l hypothèse est vérifiée, le technicien la met en évidence et identifie ainsi l origine de la défaillance. Sinon, le technicien fera appel à des experts locaux ou distants (fournisseurs, consultants), qui coopéreront afin de diagnostiquer la panne signalée par le technicien. C est cette dernière procédure qui sera au cœur de notre approche Workflow (CDW). On se basera pour cela sur la démarche de Boussedjra [BOUS01] présentée dans le chapitre précédant. La plateforme CDW (Cooperative Diagnosis Workflow) d aide à la maintenance coopérative, est basée sur une architecture Workflow (figure 6.7), qui permet via trois phases indissociables, de mettre sur pied un modèle opérationnel et autonome, dont l objectif principal est de coordonner les interactions entre les différents acteurs (experts) intervenants au sein du processus de maintenace. 138

151 Interface 5 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z CDW_Designer Interface1 Module d administration : CDW_GlobalViewer, CDW_Statistics CDW_Builder Moteur workflow (CDW_ Server) Interface2 Interface3 CDW_Messenger CDW_Editor Figure 6.7 : Architecture du système CDW conforme au modèle de référence WfMC [LARE11] Phase de modélisation du processus Cette phase consiste à élaborer des modèles simplifiés de la réalité pour résoudre les problèmes d organisation liés au processus de maintenance coopérative (figue 6.9]. C est sur ces représentations abstraites que va se fonder toute l analyse puis la réalisation informatique des processus de travail. La création de ces modèles est réalisée par le biais du module de modélisation : CDW_Designer Phase génération du Workflow La génération du Workflow consiste en une génération directe du modèle de niveau perspectif à partir du modèle d opération. Une fois le modèle de spécification Workflow généré. Il s agit ensuite de dégager ce qui, dans les processus préalablement définis, sera géré de manière informatique, tels que les documents qui devront être gérés par le réseau. Ainsi que les règles d organisation portant sur la tâche des acteurs (obligations ou interdictions). Cette phase exigera l introduction d un module d automatisation du workflow : CDW_Builder (figure 6.10). Ce module permet d implémenter une représentation informatique du modèle de Processus en utilisant toutes les définitions de processus nécessaires avec les 139

152 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z informations les plus pertinentes (documents, délai, droit d accès etc). L implémentation du Workflow permet ainsi de définir la logique déterminant dynamiquement les itinéraires des processus au sein du processus global de conception préalablement modélisés. Les 3R définis dans le chapitre 3 doivent pour cela être respectés : Les rôles, devant être définis indépendamment des individus réellement impliqués dans l entreprise. D où la notion d acteurs Les règles décrivant les conditions d exécution des activités, en intégrant les applications extérieures au Workflow (CDW_Editor) Les routes assurant la liaison entre les activités et les acteurs via l application cliente de messagerie (CDW_Messenger).(figure 6.8) Figure 6.8 : Module d envoie de notifications CDW_Messenger 140

153 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z [LARE11???? Figure 6.9 : Saisie du modèle Workflow OSSAD par l application DUOProcss 141

154 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Figure 6.10 : Module de génération de Workflow : CDW_Builder Phase d exécution du Workflow L exécution du processus est contrôlée de façon automatisée par le moteur de Workflow. Ce dernier se charge de distribuer les tâches aux personnes chargées de leur réalisation et d effectuer lui-même quelques actions automatiques selon les modes «push». Ainsi, le Workflow pousse les documents à traiter vers les utilisateurs en fonction des règles de gestion du flux et de leur charge de travail (dans le mode «pull», les utilisateurs iront eux-mêmes chercher les documents sur lesquels ils doivent travailler). Les tâches à réaliser seront envoyées dans la boîte à tâches des utilisateurs (Figure 6.12), une tâche se présentera sous la forme d un bon de travail (Figure 6.11) comprenant une description de l action à réaliser. Figure 6.11 : Bon de travail envoyé au client pour le lancement d une tâche 142

155 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z Figure 6.12 : Boite de réception de tâches du CDW_ApplicationClient Le moteur de Workflow contrôle donc la réalisation du processus, alimenté par les règles définies dans le modèle de processus, il calcule les tâches à réaliser en fonction des tâches déjà effectuées et des données qui y ont été enregistrées. Il informera en temps réel les différents acteurs en leur faisant parvenir le travail qui leur est affecté, un peu comme un serveur de messagerie distribue le courrier électronique entre les utilisateurs (Figure 6.7). Le moteur Workflow sera aussi responsable de tenir à jour la base de données du suivi où vont s inscrire tous les évènements relatifs au processus Génération des Réseaux de Petri à partir des modèles OSSAD Il a été souvent reproché aux modèles Workflow l absence de possibilité de vérification et de simulation dus principalement au manque de formalisme. Le modèle perspectif (Workflow) d OSSAD n est pas à l abri de ces critiques, puisque (de par la volonté de ses concepteurs) OSSAD est une méthode relativement simple, et dont l'interprétation est peu formalisée pour qu'on puisse espérer la prendre en compte, pour effectuer des analyses, des vérifications ou pour simuler un modèle. Pour pallier à ces carences, Van Der Aalest a introduit dans [Aal96] [Aal97] la notion de WF NET, des Workflows basés sur une modélisation par réseaux de Petri (RdP). L argumentation de Van Der Aalest s est basé sur le fait que les RdP sont un langage graphique intuitive et qui abouti à des modèles Workflow dont la définition est claire et précise. De plus, ces dernières années, beaucoup de recherches ont été menées sur les propriétés mathématiques des différentes variantes de RDP, ce qui a 143

156 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z engendré un foisonnement de méthodes et techniques d analyse de RDP qui ont été d un grand apport à la modélisation Workflow. Puisque ces techniques, ont permit de prouver les propriétés des modèle (vivacité, conflit, invariant ) ainsi que de mesuré les performances à travers divers outils d analyse et de simulation. Figure 6.13 : Exemples de règles de passage du Modèle OSSAD vers les RDP [CHAP04] Cependant, on ne peut permettre de laisser à l utilisateur final la charge de créé des réseaux de Petri qui sont plutôt l apanage d expert chevronnés dans le domaine de la modélisation informatique et mathématique. C est pourquoi, on utilisera les fondements théoriques du formalisme «Ossadien» afin de générer 144

157 Chapitre 6 : Etude de cas Le complexe GP1Z automatiquement des réseaux de Pétri où Les états (d un Rôle, d une Ressource ou d un Outil) seront interprétées comme des «places» et Les Opérations (de ce même modèle), représentées habituellement par des carrés seront interprétées comme des «transitions». Les réseaux de Petri ainsi obtenues, auront une syntaxe bien définie et une interprétation logique. Ils permettront de représenter les inter-dépendances entre opérations en termes de séquence, de disponibilité, de parallélisme ou simultanéité (ET), de conflit ou exclusivité (OU) (figure 6.14). Remarque : Dans certains cas, pour simplifier, les places (cercles) ne sont figurées qu en début et en fin, ainsi que pour les «OU» Vérification des propriétés d un RDP L évolution d un RdP se fait par franchissement de transitions. Lorsqu au cours de leur évolution, certaines transitions ne sont jamais franchies, cela indique que le sous système modélisé ne fonctionnera pas. Il y a donc un problème au niveau de la conception du système. L idée est d être capable de détecter systématiquement ce phénomène par l analyse des propriétés du modèle RdP du système à l aide d outil de simulation, de vérification et de validation de modèle RDP, tel que PetriParc 18 (Figure 6.14). Figure 6.14 : Vérification des propriétés du modèle RdP avec PertiParc [LARE11b]