Convention CIFRE SEGULA Lab-STICC / CRPCC Université de Bretagne Sud

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1 Convention CIFRE SEGULA Lab-STICC / CRPCC Université de Bretagne Sud SUJET DE RECHERCHE Introduction de critères ergonomiques dans une démarche de génération automatique d'interfaces de supervision Le groupe SEGULA Technologies Le Groupe SEGULA Technologies est l'une des principales sociétés françaises d'ingénierie et de conseil en innovation, positionnée sur les marchés de l'externalisation de la R&I et des services à valeur ajoutée. SEGULA Technologies intervient durant toutes les phases de développement en management de projet, conseil, études, fiabilisation et optimisation pour le compte des principales entreprises françaises des secteurs de l industrie (Navale, Automobile, Aéronautique, Pétrochimie, ) dans les domaines de : L ingénierie technologique : produit, process (moyens d assemblage et de fabrication), infrastructure industrielle, logiciel L'ingénierie de services : informatique et télécom Convaincu que la performance en ingénierie nécessite de maîtriser les concepts, les méthodes et les outils les plus avancés, SEGULA Technologies dispose de son propre pôle de Recherche et Innovation. Elle traite ainsi chaque année jusqu à 100 projets de développement concentrés sur 3 axes : Les méthodes L organisation Les techniques et technologies Dans le cadre de sa politique d innovation et Fort d une première expérience menée en coopération avec le Lab-STICC, SEGULA Technologies développe ses activités de recherche interne sur les méthodes et outils de conception de système complexe. Entre méthodologie et technique, ce thème de recherche vise à proposer un processus métier intégré, agile et garantissant la cohérence de ses produits vis-à-vis des exigences de ses clients. Dans une démarche de «first time right», ce thème de recherche aborde également les aspects de vérification et de rebouclage rapide inhérent à tout processus itératif. Le laboratoire Lab-STICC Le laboratoire Lab-STICC (Laboratoire des Sciences et Techniques de la Communication et la Connaissance), labellisé CNRS, est spécialisé dans les méthodologies de conception de systèmes et systèmes électroniques embarqués. Le projet scientifique du Lab-STICC se résume dans l expression : «des capteurs à la connaissance : communiquer et décider». Il met en synergie son expertise multiple sur la conception de systèmes, l'adéquation algorithme/architecture, la synthèse de haut niveau, les méthodes nouvelles liées à l'optimisation de systèmes multi capteurs. L'équipe partenaire développe des méthodes de surveillance, supervision et commande des systèmes à événements discrets reconfigurables. Les domaines d'application sont les systèmes de production, les systèmes d'aide à la personne et les systèmes embarqués.

2 Après avoir défini les notions d architecture et de configuration physique et logique, le Lab-STICC a proposé un modèle de l architecture et de la configuration des systèmes reconfigurables dont la généricité s étend des systèmes de production aux systèmes électroniques. Ce modèle de description utilisant le formalisme d UML est transformé en un modèle d analyse à l aide de technologies basées sur l ingénierie des modèles. Une évaluation de l architecture et de la configuration permettant de juger de leur adéquation au contexte et à la QoS demandée est obtenue par le biais de cette transformation. Le Lab-STICC est également à l origine d une méthode originale d obtention de commande pour les systèmes complexes : l approche par composants. Il est ainsi possible, au plan théorique et pratique, de concevoir la commande de systèmes complexes à l aide du logiciel SimSED développé en partenariat avec la société Sydel. L obtention de la commande se fait par assemblage successif de «composants», qui représentent des sous-ensembles du système munis de «vues» décrivant le système sous différents aspects (physique, commande, surveillance, supervision, contrainte). Le laboratoire CRPCC-Lestic Le Centre de Recherches en Psychologie, Cognition et Communication (EA 1285) a été créé en Les recherches des membres de l'ea s'inscrivent dans les domaines de la psychologie sociale, de la psychologie cognitive, de la psychologie ergonomique, de la psychologie du développement et de la modélisation psychométrique. Il regroupe quatre équipes multi-sites (Université Rennes 2, Université Bretagne-Sud et Université Bretagne Occidentale), dont le Laboratoire d'ergonomie des Systèmes, Traitement de l'information & Comportement (LESTIC), dirigé par Nicolas Guéguen et situé à l Université de Bretagne- Sud. Les thématiques de recherche développées dans l équipe LESTIC sont l influence du comportement et les composantes contextuelles de l influence, l ergonomie cognitive et la sécurité. Côté ergonomie cognitive, le laboratoire capitalise une expertise fondée sur des travaux concernant les aides à la décision en situation de travail. Sur le plan méthodologique, une nouvelle méthode d analyse du travail, applicable aux situations de conception, développée récemment dans le laboratoire pourra servir de supports aux recherches. Cette méthode appelée «Turing Machine Task Analysis» (TMTA) permet dans une optique d ingénierie cognitive de modéliser les contraintes d un domaine de travail et de simuler des scénarios d interaction entre un agent et ces contraintes dans le cadre de la réalisation de tâches (Morineau, 2011 ; Morineau, 2010 ; Morineau, Frénod, Blanche, & Tobin, 2009). Sur le plan empirique, les travaux du laboratoire ont approfondi le concept d interface Homme-Machine de type «écologique» s articulant avec la méthode TMTA (Blanche, Goubert & Morineau, 2006 ; Morineau, 2005 ; Morineau, Beuzet, Rachinel, & Tobin, 2009 ; Morineau & Billet, 2007 ; Morineau, Blanche, Tobin, & Guéguen, 2005). Une interface écologique rend directement perceptibles les contraintes d un domaine de travail, d un environnement, auquel un agent doit s adapter. La plateforme expérimentale pressentie SEGULA Technologies a défini une plate-forme expérimentale intégrant les problématiques de développement de systèmes complexe. Elle se base sur la conception d un système de gestion de fluide participant à la stabilité du navire : le système de production, de stockage et de distribution de l eau douce à bord. Les fonctions assurées par le système sont les suivantes :

3 Produire de l eau douce à partir de l eau de mer Stocker de l eau douce à bord Embarquer de l eau douce à partir du quai Traiter l eau douce Alimenter le bord en eau douce froide depuis le stockage Alimenter le bord en eau douce chaude depuis le stockage Alimenter le bord en eau douce froide depuis le quai Alimenter le bord en eau douce chaude depuis le quai. Permettre le transfert d eau douce entre soutes pour participer à la stabilité du navire. Ces fonctions sont réalisées manuellement et/ou automatiquement. Les caractéristiques de ce système le placent également comme un élément de système de systèmes. Il s'agira donc de prévoir l'impact sur les autres systèmes. Ce système est automatisé et possède également des interfaces de supervision. Le système identifié est vu comme un système sociotechnique. Il est également reconfigurable de part le choix des cuves et des moyens de production et de pompage. Le sujet : Introduction de critères ergonomiques dans une démarche de génération automatique d'interfaces de supervision Objectifs de la thèse Les travaux se placent dans le contexte de la mise en œuvre de boucles de pilotage pour les systèmes reconfigurables élargis. Pour s inscrire dans la démarche «first time right», il est nécessaire de proposer des méthodes de conception tenant compte du caractère reconfigurable du système ainsi que de son aspect sociotechnique. Les études menées précédemment par SEGULA Technologies en collaboration avec le Lab-STICC ont abouti à la définition d une démarche de conception conjointe de programme de commande et d interface de supervision (Bignon, 2010) (Kesraoui, 2011) (Nshimirimana, 2011). Bien qu assurant déjà une bonne cohérence, la démarche actuelle laisse aux concepteurs la charge de l analyse ergonomique de l interface produite et de son acceptabilité par l utilisateur. L utilisation de critères ergonomiques dans la conception d interfaces graphiques a démontré son intérêt dans de nombreux secteurs, des services (interfaces web par exemple) à l industrie (interface de supervision). La prise en compte de tels critères dans un processus de génération automatique d interface prend alors tout son sens. L'objectif principal consiste donc à introduire dans les étapes amont de la démarche précédemment citée un ensemble de techniques et de critères assurant la bonne ergonomie de l interface produite. Programme de recherche 1. Etat de l art sur les Systèmes de Gestion d Interfaces Utilisateurs (SGIU) Depuis les années 1990, de nombreux travaux notamment francophones visent à intégrer des critères d ergonomie dans les systèmes de gestion d interfaces utilisateur (Kolski, Coutaz). Il s agit dans le processus de conception de l IHM d évaluer automatiquement l ergonomie de l IHM et de la re-concevoir en conséquence. Les limites d une automatisation de la démarche ergonomique ont pu être montrées (Farenc, Liberati, and Barthet, 1996). Il n empêche que les efforts de modélisation des connaissances en ergonomie des IHM permettent de plus en plus d envisager la possibilité d une automatisation de certains aspects de l ergonomie des IHM.

4 2. Etat de l art sur les interfaces écologiques Les interfaces écologiques constituent une approche de l ergonomie des systèmes mettant en avant la nécessité d une perception directe des propriétés et contraintes du domaine de travail par l opérateur. A partir d une description «orientée utilisateur» d un domaine de travail, il s agira alors de retranscrire cette description sur l interface pour permettre à l opérateur de superviser de manière optimale le domaine. Le cadre théorique des interfaces écologiques constitue en ergonomie une approche permettant de mettre à la disposition des outils méthodologiques formalisant certaines recommandations ergonomiques pour la conception d IHM (Rasmussen, 1986 ; Vicente, 1999). Récemment dans cette approche, une méthode formelle d analyse des tâches articulée à la construction d ontologies du domaine de travail a pu être proposée (Morineau, T., Frénod E., Blanche, C., & Tobin L., 2009). D autre part, le cadre théorique des interfaces écologiques présente l avantage d avoir principalement été appliquée à des systèmes de travail impliquant la supervision de fluide, comme c est le cas dans ce projet de recherche. Les premiers travaux sur les interfaces écologiques portaient sur un simulateur de réseau d eau au sein d une centrale nucléaire (DURESS). Du point de vue recherche, les travaux menés à travers le présent projet permettraient, de manière inédite à notre connaissance, d une part de tester la possibilité de définir un domaine de travail générique de type «supervision de fluide» avec des spécifications en fonction de métiers particuliers (sous-domaines) et d autre part, de tester la possibilité d intégrer la démarche de conception d interface écologique dans un SGIU. Les travaux en ergonomie cognitive sur la supervision de processus ont déjà montré un ensemble d invariants cognitifs liés à l activité générique de supervision (Hoc, 1989). La possibilité de formaliser les étapes de la conception d interface écologique permet également d être confiant dans la possibilité d intégrer cette démarche dans un SGIU. 3. Analyse du domaine de travail et critères ergonomiques L articulation entre l état de l art sur la conception d interfaces écologiques et celui concernant l insertion de critères ergonomiques dans un SGIU permettra de compenser les inconvénients propres à chacune de ces approches de l ergonomie des IHM. La conception d interface écologique implique une analyse du domaine de travail et des tâches de contrôles. Cette démarche permet de spécifier des besoins en information pour un domaine donné. Toutefois, cette démarche ne permet pas de fournir «clef en main» des recommandations ergonomiques sur les apparences de l information. L insertion de critères ergonomiques permet de répondre à ce besoin de spécification des apparences de l information, grâce à des règles sur la cohérence, la concision et la flexibilité de l IHM (travaux de Scapin, Coutaz, Bastien, ). Toutefois, ces critères sont génériques et donc nécessitent d être mis en lien avec un domaine donné, ce que permettra l approche écologique. 4. Intégration de l ergonomie dans la bibliothèque et les flots Ces travaux tireront parti des résultats issus de la thèse d Alain Bignon concernant la génération automatique d interface de supervision qui rappelons le utilise des objets multi facettes stockés en bibliothèque. Ainsi, la délimitation d un domaine de travail à un niveau de généricité donné, l analyse de ce domaine avec l aide d experts, la modélisation des tâches et la spécification de critères ergonomiques devraient permettre de proposer des améliorations dans la définition de la bibliothèque de symboles présente dans le système de conception d interface et dans la définition de la dynamique de l interface, tant sur les vues de composants «auxiliaires» que sur la vue intégrative de l ensemble du processus. L analyse du domaine de travail devrait permettre d apporter des éléments surtout pour la partie «contrôle» de l interface, tandis que l analyse de la tâche apportera des éléments d ergonomie sur la partie «commande». 5. Maquettage

5 Un maquettage devrait être assuré par un ingénieur. Cette maquette sera le support pour des expérimentations auprès d usagers potentiels. Deux maquettes seront nécessaires : une disposant d apports en ergonomie et une autre sans cette assistance. 6. Evaluation de la maquette Une évaluation expérimentale de la maquette permettra de mesurer l apport d une spécification ergonomique au regard d une maquette ne disposant pas de cet apport. Des personnels de l Ecole Navale, de l Ecole de la Marine Marchande pourraient participer à ces expérimentations. T2 T4 T6 T1 T3 T Retombées attendues Les travaux menés devraient aboutir à la définition et la maîtrise de nouvelles méthodes de conception d interface graphique, notamment des méthodes de génération automatique garantissant l ergonomie des interfaces produite pour le système. Ils devraient s intégrer dans la conception d un prototype de logiciel de CAO entamé sur la base de l IDE Eclipse et utilisant notamment le langage de transformation de modèle ATL. Ces travaux permettront de conforter l expertise de SEGULA Technologies dans la mise en œuvre des techniques et outils de l Ingénierie Dirigée par les Modèles pour la conception de systèmes complexes. L innovation apportée par ces travaux renforcera la position de SEGULA Technologies parmi les leaders des sociétés d ingénierie.