Ateliers SCTC (systèmes complexes et travail collaboratif)

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1 Bernard YANNOU, Professeur ECP, Filière 3 ème année FCI Conception et Industrialisation de systèmes Innovants Ateliers SCTC (systèmes complexes et travail collaboratif) (1) Conception Collaborative Multi Disciplinaire (Samuel Gomes) (2) Usine Numérique et Conception de Système Complexe (Antoine Gilles, Pierre Bru, Michel Pinget, Arnaud Branthomme, Sylvain Sabouraud) (3) Conception d un business modèle innovant (Michel Barth) (4) Idées simples pour systèmes complexes (Thierry Morlaye)

2 1. Titre Conception Collaborative Multi-Disciplinaire d un véhicule de compétition (Samuel Gomes) samuel.gomes@utbm.fr UTBM/Laboratoire M3M/Dépt. GMC Contexte et objectifs du projet L objectif est de vivre par groupes d environ 5 à 6 élèves le projet de la conception collaborative multidisciplinaire de sous-systèmes d une voiture de course électrique ou hybride. De manière plus précise, les objectifs sont de : - Simuler en accéléré un projet multi-métiers de conception d un système complexe : un véhicule automobile de compétition et permettre à des groupes de concepteurs de se coordonner sur un cahier des charges global, à niveau système, à décliner sur plusieurs cahiers des charges locaux, à niveau sous-système et prendre conscience de la multiplicité des solutions satisfaisantes - Savoir poser un problème, définir les critères de performance du projet industriel et du produit - Savoir définir une organisation projet structurée basée sur une bonne répartition des compétences requises et sur un découpage fonctionnel (ou structurel du système à concevoir) - Définir les processus de conception en intégrant des «espaces d innovation» - Gérer les documents et les phases d un projet par une plate-forme collaborative - Définir une utilisation supervisée et raisonnable d outil de modélisation géométrique avancée, car faisant appel à des techniques de paramétrage et d application de règles expertes - Présenter oralement et professionnellement le rendu de son projet industriel (faisabilité et avant-projet) Programme de l enseignement et concepts-clés abordés L originalité de ce module est de s appuyer sur un projet concret de conception et de dimensionnement de plusieurs sous-ensembles (châssis, liaisons au sol, GMP, carrosserie, poste de conduite, sièges, système de direction, système de freinage, etc.) d un système mécanique complexe (véhicule de compétition automobile), en adoptant une vision globale Projet-Produit-Process-Usage. Ce projet de conception sert de fil conducteur pour l acquisition des concepts, méthodes et outils permettant :

3 - d organiser le déroulement d un projet d ingénierie, - d améliorer la qualité en conception de systèmes mécaniques, - de réduire les délais et les coûts de conception, - de développer des "espaces d innovation". Le module est organisé sous la forme d un projet d ingénierie d un "système complexe", doté d un comité de pilotage (placé sous la responsabilité d un chef de projet) et d un comité technique (placé sous la responsabilité d un directeur technique) orchestrant le travail de 4 à 5 groupes de 5 à 6 élèves-ingénieurs, représentant en quelque sorte 5 "équipes sous-systèmes". A partir d une même base d informations partagées et de connaissances sur le sujet à traiter. Le déroulement de ce module verra l organisation de plusieurs séquences de travail alternant : - séance de formation plénière en salle de cours, en anglais, pour la diffusion des concepts, - séance de formation plénière, en français, en salle informatique, pour la formation aux nouveaux outils tels que la plateforme collaborative ACSP, - séances de formation-action, en français, sur les méthodes et outils d ingénierie numérique de leur domaine d intervention (CAO, analyse de fabricabilité, etc.), - séances de suivi de projet global, en français, en salle informatique (découpée en îlots), avec l enseignant, - en travail hors-encadrement, collecte des informations et des connaissances métiers mis à disposition dans des dossiers (exemples de documents sur les projets existants, règlement technique de la compétition, etc.) ou des bases de connaissances en ligne. Savoir-faire acquis en fin de cours Les élèves auront vécu différentes étapes d un projet de conception : répartition des tâches, analyse d un cahier des charges, découpage des activités d ingénierie en projet et sous-projets, recherche de concepts innovants, dimensionnement, tests et validation d ensemble, documentation. Les étudiants auront aussi compris l importance de bien gérer les informations, les connaissances et les compétences au sein d un projet d innovation, l importance de la documentation et de la traçabilité des choix de manière à garantir le déroulement harmonieux d un projet de conception collaborative ainsi qu à assurer une capitalisation et une réutilisation lors de projets ultérieurs.

4 2. Usine Numérique et Conception de Système Complexe (Antoine Gilles, Pierre Bru, Michel Pinget, Arnaud Branthomme, Sylvain Sabouraud) Contexte et objectifs du projet Le projet a pour objectif de concevoir une usine numérique, vue comme un système complexe, selon une approche d ingénierie système. L usine numérique est caractérisée par une forte continuité numérique entre les processus outillés de conception (Bureau d Etudes), de production et de pilotage : (recherche d une forte synergie entre les moyens de production, les capacités de pilotage et les moyens numériques offerts par le Système d Information partie ERP). La démarche système se veut en rupture par rapport aux démarches analytiques (le système vu au travers de ses composants, et conçu comme la somme de ses composants) : le système vu au travers des relations et interactions entre ses composants. En particulier, on illustrera la démarche sur les interactions entre les composants constituant l architecture de l usine : l unité de production proprement dite, la chaîne logistique et le système d information. Ce module s appuiera sur un projet type de conception, d architecture et de dimensionnement d une usine constituée d une ligne d assemblage d un sous-ensemble (support châssis) de Falcon ainsi qu une unité de production de l ensemble des pièces primaires constituants ce sous ensemble.

5 Usine de Production Management (Directeur, contrôleur financier, Qualité, Responsable SI) Préparation (préparateurs) Atelier pièces primaires: (Machines, compagnons, contrôleurs) Ligne d assemblage sous ensemble (Machines, compagnons, contrôleurs) Logistique (logisticiens) Core business Fonctions Maintenance (Tech maintenance+ opérateurs machine) L objectif est de vivre par groupes de 4 élèves le projet d Approche Système pour la conception d une usine de production. Programme de l enseignement et concepts-clés abordés De manière plus précise, les thèmes abordés seront: Approche de modélisation, Processus Model-based Processus piloté par l architecture : Représentation des architectures fonctionnelles et logique Maîtrise des interfaces Produit virtuel (de l usine) en fonctionnement : Des concepteurs et architectes de l usine qui utilisent la simulation Early validation Conception collaborative, multidisciplinaire

6 Le travail consiste à expérimenter la mise en place de l innovation que permet la mise en œuvre d une Maquette Numérique du système global en fonctionnement : c'est le PLM Produit 3D & Système. Il permet de définir le produit virtuel complet, ses différentes représentations d architecture fonctionnelles et logiques et de l'expérimenter en temps réel. Le PLM Système propose en effet d innover en conception de système complexe : Une généralisation de la démarche Maquette Numérique aux métiers d ingénierie des systèmes Une démarche RFLP de passage progressif du besoin au produit, dans un atelier intégré Fondée sur une modélisation du Produit Virtuel en fonctionnement 4D = 3D + Temps (Modelica) L organisation du séminaire est le suivant : 3 thèmes proposés aux 5 groupes de 4 élèves - Modèles statiques d architecture (Catia Système) : 2 groupes - Modèles dynamiques d architecture (Modelica) : 2 groupes - Modèles de coût : 1 groupe

7 3. Titre : Conception d un business modèle innovant / Exemple d un service innovant à visée sociale ou médico-sociale pour les personnes fragilisées (démunies, handicapées, âgées) mbarth@enoving.com Société ENoving Contexte L accélération des technologies, la mondialisation de l économie, l émergence de nouvelles puissances comme la Chine avec des modèles alternatifs, les enjeux de l environnement, la crise mondiale, tout ceci constitue autant de facteurs qui font que les business modèles des entreprises sont aujourd hui en permanence challengés. Dans un tel contexte, l innovation dans les business modèles devient une nécessité et en même temps une opportunité pour la survie des entreprises et leur développement. Il ne s agit pas ici que d innovation technologique, mais de la prise en compte de l ensemble des dimensions d un business modèle : offre, modèle de revenus, process, etc. Nous prendrons l exemple d un champ possible pour l innovation stratégique, à savoir la conception d un service innovant à visée sociale ou médico-sociale pour les personnes fragilisées, ceci pouvant concerner des personnes démunies, âgées ou handicapées. Un tel domaine est en effet un des enjeux forts de nos sociétés dans un contexte de crise face à un état qui n a plus d argent. Objectifs du projet Le principal objectif est de dérouler de manière accélérée l ensemble du schéma de pensée de l innovation depuis l émergence d une idée nouvelle jusqu à un projet ficelé apte à retenir l attention d un financeur ou emporter la décision d un comité de direction d une entreprise, les élèves jouant le rôle d une équipe d entrepreneurs. Les outils d analyse de l innovation stratégique seront successivement utilisés dans un cadre cohérent au service des objectifs recherchés. Chacun des objectifs donnera lieu successivement à environ une journée de travail sur une plage de temps de 4,5 jours avant la soutenance : 1. Brainstormer, hiérarchiser les idées et cibler un sujet potentiel 2. Identifier les attentes, les besoins, l existant, l environnement 3. Positionner l offre et le modèle de revenus 4. Bâtir un business plan et le SWOT associé

8 5. Elaborer un plan de mise en oeuvre Programme et concepts-clés abordés La particularité de ce module est de s appuyer sur un projet concret de conception d un service innovant dans un contexte particulier pour mieux appréhender les concepts liés à l analyse des business modèles. Il s agit donc d aborder de manière pratique les différentes dimensions d un business modèle et des difficultés liées à la traduction pratique des aspects théoriques dans un projet concret qui tienne la route. Il s agira également d organiser le travail en équipe sous forme d un projet délimité dans un temps donné afin d être à même de délivrer des résultats en un temps bref, simulant ainsi le travail réel d équipes projets d entreprises industrielles ou de créateurs. Le déroulement de ce module alternera et combinera : l apport d éléments de méthodologie ; le travail en équipe autour du projet (brainstorming, ) ; la recherche d informations (collecte sur internet, etc.) ; un travail d analyse et rédactionnel ; le pilotage d équipe. Savoir-faire acquis en fin de cours Les élèves auront vécu le travail d une équipe projet sur un sujet innovant ayant monté un dossier de faisabilité ou une réponse à un appel à projet, ou encore ayant monté un projet de startup : vision stratégique, définition d objectifs, répartition des tâches, pilotage, collecte d informations, analyse, documentation. Ils auront touché du doigt différentes approches possibles pour l innovation, et auront compris les difficultés et enjeux inhérents à tout projet innovant.

9 Contexte 4. Titre Idées simples pour systèmes complexes (Thierry Morlaye) Une semaine en ballon Qu est-ce qui «se joue» au sein d une équipe concevant un système complexe? Le champ du possible apparait alternativement immense ou trop contraint ; la pression du temps est constante ; les différents contributeurs semblent tous parler une langue différente ; le dialogue est parfois faussé par les non-dits et des arrière-pensées contractuelles L idée même du système recherché se transforme d heure en heure, mute et échappe à ses créateurs. Une semaine durant, nous allons plonger, par petites équipes, au cœur de cette difficulté. Principes et objectifs du projet Les principes proposés sont simples : Que chaque élève fasse par lui-même, à échelle réduite, l expérience de ce chaos organisé ; Que nous dégagions ainsi progressivement quelques idées simples, les «lignes de vie» permettant à l équipe de gravir ensemble l obstacle sans se perdre. Pour cette expédition, nous étudierons la manière dont un système de dirigeables pourrait contribuer à la sécurité civile et apporter des secours aux populations sinistrées... en Chine. Le terrain de jeu est vaste : quels sont les besoins? À quelles conditions un tel système complètera-til utilement les moyens existants? Quelles innovations techniques ou organisationnelles seront-elles nécessaires? Quel modèle économique adopter? Autant de questions qui guideront la définition du système, la génération et la sélection des concepts, le choix de l architecture, des sous-systèmes et des composants mais aussi la manière même dont nous allons structurer notre projet, organiser nos travaux et prendre des décisions. Programme et concepts-clés abordés Nous travaillerons par petits groupes intégrés de cinq ou six élèves, chaque équipe traitant l ensemble du problème, et devant s organiser en conséquence.

10 Les équipes s affronteront dans une compétition virtuelle, mais elles confronteront également leurs points de vue et travaillerons parfois de concert. Les séances alterneront jeux de rôles, séances de créativité dirigée, brèves séquences théoriques et travaux personnels. Les élèves s appuieront sur la solution logicielle collaborative Cognition Cockpit, à laquelle ils seront progressivement formés tout au long de la semaine. Parmi les thèmes abordés, nous traiterons sans doute de l exploration amont, de la génération et de la sélection de concepts, du dimensionnement et de la maîtrise des paramètres critiques, de modèles de coûts et de performance, de design thinking, de recherche dirigée par les ensembles, d analyse fonctionnelle, d ingénierie des exigences, de V&V et d analyse des risques, de documentation et de traçabilité, de couplage, de modularité et de plateformes Savoir-faire acquis en fin de cours À l issue des travaux, les élèves auront touché du doigt l essence des difficultés de la conception innovante et de l ingénierie collaborative, et notamment la contradiction entre la nécessité de s organiser en projet et l exploration itérative et récursive du sujet. Ils auront intégré quelques idées simples, quelques principes avec lesquels aborder concrètement le travail en commun sur des systèmes complexes, quel que soit leur contexte : ingénierie de nouveaux produits ou de nouveaux services, entrepreneuriat, stratégie et transformation d organisations, définition de politiques publiques

11 5. Demi-journée de soutenance La soutenance se fait en français par groupe projet. Le planning de la ½ journée implique la présence obligatoire des élèves sur au minimum 3 heures de manière à assister aux présentations des groupes de leur atelier et d une partie de celles de l autre atelier. Pour la présentation et les Q/R, le groupe s adresse à un comité de pilotage de l entreprise pour emporter l adhésion et que leur étude de faisabilité (ou pré-étude) passe en mode de conception détaillée et/ou industrialisation. L accent sera également mis sur la conception collaborative, les rôles métiers, les livrables générés, le plan d actions, le rôle de chacun dans le tout. Il faudra avoir un langage professionnel efficace : parler objectifs, performances, recherche d architectures/concepts, optimisation du dimensionnement, comparaison par rapport à l existant, preuve de création de valeurs, fiabilité/robustesse, etc La durée de présentation vous sera communiquée durant la semaine d atelier.