UNE APPLICATION PLM DANS UN CADRE INGENIERIE SYSTEME Mourad MESSAADIA 1 Directeur(s) de thèse: Abd-El-Kader SAHRAOUI* Laboratoire d'accueil: LAAS-CNRS Laboratoire d'accueil: *IUT-B Université Toulouse le Mirail Etablissement d'inscription: Université Paul Sabatier Toulouse Résumé Le travail présenté dans ce papier se concentre sur trois questions reliées ainsi que leur intégration : systèmes de fabrication, gestion du cycle de vie du produit et ingénierie de systèmes. La contribution est double ; la première doit adapter des processus d ingénierie de systèmes aux besoins du client à travers des processus de PLM ; la deuxième contribution doit placer un cadre d ingénierie de systèmes pour la fabrication. Par une telle approche, nous prouvons que PLM peut être un concept de liaison entre le développement du produit final et le développement de produits capacitants (enabling product). Une étude de cas est présentée pour illustrer le dernier point. Mots clés PLM, ingénierie de systèmes, traçabilité, processus, normes. 1 Introduction et problématique 1.1. Introduction L Ingénierie systèmes (IS) est une approche interdisciplinaire qui possède maintenant des concepts sur lesquels il est possible d'établir de nouvelles applications. C est des processus collaboratifs et interdisciplinaires pour la résolution des problèmes, basés sur la connaissance, les méthodes et les techniques résultantes des sciences et expériences misent pour définir un système satisfaisant à un besoin identifié, et acceptable pour l'environnement, alors la recherche doit équilibrer l'économie totale de la solution, sur tous les aspects du problème dans toutes les phases du développement et vie du système. Les concepts d IS pour les problèmes complexes passent par leur décomposition en problèmes plus limités auxquels on peut apporter une solution [1]. Le PLM (Product Life cycle Management) est considéré comme une approche stratégique de gestion d'information concernant le produit, dans tout son cycle de vie : de la définition jusqu'à la mise hors service tout en passant par la fabrication et l entretien, le PLM (gestion de cycle de vie du produit) représente avant tout une discipline industrielle entière. Il tire ses origines des transports aériens et de la défense, se prolongeant en grande partie à l automobile, l'électronique, la pharmacie, l'agro-alimentaire et touche aujourd'hui certains secteurs tertiaires rares tels que les banques et les assurances. L'installation du PLM implique une redéfinition des processus et une meilleure communication entre les applications hétérogènes (interne et externe). [2] 1 messaadia@laas.fr
1.2. Problématique Afin d'éviter toute confusion, notre travail ne s'adresse pas à tout le déploiement du PLM mais à une approche IS pour l'intégration de la conception PLM. À cet égard, notre approche est sur le lien entre le produit final et le produit capacitant (Enabling Product). En fait l IS offre la possibilité de lier le développement du produit et le développement du produit capacitant dans un cadre unifié. Par conséquent le PLM offre de telles possibilités pour matérialiser l'approche de liaison et l'approche d'exécution. Ce travail est une partie d'un projet de déploiement d IS ; nous abordons deux questions ; la première est sur la maintenance et la seconde sur le PLM qui est le sujet de cet article ; notre PLM est vu comme sous produit dans la structure de fabrication et également comme outil pour la liaison dans l ingénierie système. 2 Le cadre ingénierie systèmes pour les systèmes de fabrication 2.1. Ingénierie de Systèmes L IS est l'application des efforts scientifiques et technologiques : Transformer un besoin opérationnel en une description de paramètres de performance de système. Intégrer la fiabilité, l'entretien, la sûreté, la durée de vie, et d'autres facteurs dans tout l effort technologique à répondre au coût, au programme et aux objectifs techniques d'exécution. L IS est une combinaison appropriée des méthodes et des outils de l ingénierie de systèmes, rendue possible via l utilisation de processus méthodologiques appropriés et des procédures de gestion de systèmes. [3] 2.2. Définition des systèmes à travers les normes d IS Dans la bonne pratique en matière d IS nous avons la chaîne suivante : Processus Méthodes Outils Management Technique Planificaton Evaluation Pilotage Plans Directives & états Acquisition et Fourniture Fourniture Aquisition Résultats & feedbacks Demande Conception Système Définition Des éxigences Définition De la solution Réalisation Des produits Réalisation Transfert Pour utilisation Evaluation technique s Du système Analyse système Validation Des éxigences Vérification Des éxigences Validation Des produits Fig.1. Les processus IS (selon la norme EIA632).
Cette norme de l EIA complète les processus techniques de définition du système en couvrant la réalisation des produits jusqu à leur mise en service. De plus elle incorpore les processus contractuels d acquisition et de fourniture. Les processus techniques et processus contractuels sont encadrés : par les processus de management (selon leur forme traditionnelle avec les trois sousprocessus de planification, évaluation, pilotage) et par les processus d évaluation des résultats des activités (processus de vérification vérifiant que l activité a été bien faite et processus de validation vérifiant que le résultat répond au besoin, les deux justifiant de la conformité, ainsi que processus d analyse système justifiant des choix réalisés tout au long de la définition et donc de l optimisation du système).[4,5] L'idée fondamentale de notre travail est de se servir des outils et des normes d IS pour développer les produits adaptés aux besoins du client d'un PLM. 3 Le PLM un système d'information et de lien pour les systèmes 3.1. Gestion de cycle de vie du produit La gestion de cycle de vie du produit (PLM) est une méthode de contrôle systématique pour contrôler et développer industriellement les produits manufacturés et l'information relative. PLM offre la gestion et la commande du processus du produit (développement et vente) et du processus de l'ordre-livraison, la commande des données reliées par produit dans tout le cycle de vie de produit, de l'idée initiale à la fin de vie. Presque sans exception, les abréviations de PDM (Product Data Management) et de PLM se rapportent également à un système de données développé pour contrôler les données de produit [2]. En utilisant la puissance de la technologie de l'information collaborative et principalement de l'internet, PLM laisse une organisation commencer la conception de produits innovatrice tout en réduisant des durées de cycle, améliorant la fabrication et les coûts de production. (fig.2). Ingénierie De fabrication Fabrication Et production Ingénierie Du produit Concept ingénierie Et prototypage Système d Information Vente Et distribution Reparation Et maintenance Annalyse des exigences Et planification Mise hors service Et recyclage Fig.2. PLM contexte de système d informations 3.2. Le PLM pour les fabricants innovateurs Les systèmes de la gestion du cycle de vie du produit (PLM), qui sont vu comme des systèmes d'information ; assurent l écoulement de l information critique du produit tout en assurant son partage avec d'autres systèmes d'entreprise tels que les ERP (Enterprise Resource Management), CRM (Customer Relationship Management) et SCM (Supply Chain Management). De même, les systèmes de PLM doivent assurer la gestion de l'information qui est contrôlée dans d'autres
systèmes d'entreprise. Ce raccordement bidirectionnel entre le PLM et d'autres systèmes est critique car il doit permettre un écoulement sans couture de l information parmi les différents groupes fonctionnels impliqués dans le développement du produit, en particulier ingénierie et fabrication. [6,7] 3.3. La liaison entre produit capacitant et produit final de développement Par exemple considérons le produit capacitant (Enabling Product) : le système de soutien (Maintenance) ; nous prenons spécifiquement le système d'entretien (maintenance) qui est une partie du PLM en notre taxonomie. Le système d'entretien surveille le comportement du produit ; une certaine observation sera présentée pour améliorer la fiabilité du produit final. Nous voyons dans cet exemple que seul PLM assure la liaison entre le produit capacitant et le produit final. Naturellement ceci ne peut être appliqué que dans le cas du concept d ingénierie de systèmes : distinction entre le produit final et le produit capacitant. 4 Comment modeler le processus de PLM avec une vision IS 4.1. PLM vu comme produit final Dans les systèmes de conception l aspect principal est : séparation de souci entre le produit final et le produit capacitant. Le PLM est vu comme un sous-ensemble qui est considéré comme système dans la définition d IS. [12] Dans ce paradigme le système est décomposé au commencement en produit final (le système opérationnel lui-même) et produit capacitant tout les produits qui permettent la production. Système s Capacitants Final Développement Test s Formation s Mise H/service s S/Système S/Système Production s Déploiement s Support s Fig.3. Le système vu par IS Le PLM est vu comme produit final concernent le système d'information. 5 Vers un cadre d ingénierie de systèmes pour le PLM 5.1. Le besoin d un cadre d IS Aujourd'hui, le PLM englobe plusieurs domaines significatifs de processus. Ce n'est pas seulement des processus de gestion de projet et de programme. C'est également les processus exigés pour fabriquer le produit ou l'installation, pour son utilisation, et pour le disposer, ou sa mise au rebus. Les solutions PLM aident à définir, exécuter, mesurer, et contrôler les processus relatifs aux produits principaux d'affaires. La fabrication et les plans de processus opérationnels sont maintenant vus en tant que partie inhérente du PLM.
5.2. Relations entre les systèmes de fabrication le produit Les processus sont divisés en quatre types. Nous avons identifié ces quatre types par leur capacité à être appliqués distinctement ou généralement aux produits et/ou aux systèmes de production : Processus techniques et d'agrément fournissent une description générique et peuvent être distinctement appliqués aux systèmes de produit et de production. [3] Processus d'entreprise et de projet apportent la coordination au développement des produits et des systèmes de production requis pour les produire. Secteur De la Connaissance Coordination de projet (dans le contexte de gestion de projet) Gestion D'Intégration De Projet Gestion du temps De Projet Gestion De Communication De Projet Gestion des risques De Projet Lien entre les produits et les systèmes de production Multi-Projets et coordination d'équipe de développement par l'organisation d'entreprise Développement De Plan De Projet Ordonnancement d'activité, développement de programme et commande Distribution De l'information Identification de risque et quantification de risque Tableau. 1. Liens de gestion entre les produits et le développement de systèmes de production. 6 Exemple d application Nous adoptons l'approche lien pour la production de vélo et nous nous concentrons sur PLM. Le vélo est le produit final en taxonomie d IS que nous essayons d'appliquer, un tel cadre pour la fabrication de vélos en s appuyant sur les processus de PLM comme système d'information. Exigences Initialisation de coupe de soudure Ressort Evaluation Réalisation Tube Coupe Soudure Assembage peinture (Y+1) Validation Boulons, fixations Peinture P L M ES (Lien) ECR ECO Créer & Soumettre Workflow Informer Accepter Voir Réaliser E R P de coupe de soudure Tube Coupe Soudure Assembage peinture (Y) Boulons, fixations Peinture Fig.4. L Information dans le processus de fabrication du vélo Dans notre exemple du vélo, le produit final (ou le système) serait le vélo fini. Les produits finaux des sous-systèmes incluent des éléments comme les roues, le guidon, et le cadre. Quand l exigence est émise elle est transférée par l'intermédiaire du PLM vers l'équipe d ingénierie qui tiendra compte du lien établi auparavant entre le vélo et son système de fabrication (par l'intermédiaire de l'is) afin de définir l'impact de l'addition de l amortisseur sur le vélo et le système de sa fabrication qui a comme conséquence le changement des processus de fabrication.
Le PLM aura également la responsabilité de sauvegarder et mettre à jour le nouveau produit et son processus de fabrication. (Fig5) Système (Y) Vélo (Y) Development Test Formation Mise H/Service Roues Production Deploiement Support Chaine Pédales PLM Ajout Amortisseur Système (Y+1) Vélo (Y+1) Roues Development Test Production Deploiement Formation Mise H/Service Support Chaine Pédales Amortisseur Flux du Lien Fig.5. PLM assurant la liaison entre produit final et capacitant 7 Conclusion et perspectives Une approche préliminaire pour PLM utilisé comme outil de liaison du développement du produit et de celui des produits capacitants, a été présentée. Une telle approche est fortement basée sur un cadre d ingénierie de systèmes pour des systèmes de fabrication. Des perspectives vers l'avant sont projetées pour raffiner l'approche pour le processus d'entretien en tant que produit capacitant de soutien et le développement de l'outil. Références [1] A.E.K.Sahraoui, D.M.Buede, A.P.Sages Issues for systems engineering research,14th Annual International Symposium INCOSE 2004, Toulouse (France), 11p 20-25 Juin 2004. [2] A. Saaksvuori and A. Immonen Product lifecycle Management, Springer-Verlag Berlin. Heidelberg 2004. [3] E. Lardeur, C. Auzet Deployment of SE including Manufacturing Systems development: Practical Aspects. The 13th Annual International Symposium INCOSE 2003, INCOSE, Washington, DC, USA (2003). [4] http://www.afis.fr [5] EIA Standard processes for Engineering a System 1998: EIA- 632-1998 [6] Geoff Hall The internet PDM and shared engineering the future of product realisation. [7] Mathias Bauer and al AgentSurvey: Assessing the state of the art of Industrial Applications Using Agent technology and AI Mathias Bauer and AI. [8] Rob. Bodington and al Product Data Sharing in Virtual enterprise (1999). [9] H.X.G. Ming, W.F. Lu and C.F. Zhu Technology Challenges for Product Lifecycle Management, STR/04/058/SP. [10] M.H. Jamal AEK. Sahraoui customising systems engineering concepts: case study on
concurrent engineering Context. ESEC, European symposium on concurrent engineering systems, Toulouse Avril 2005. [11] Sergio. Terzi Elements of Product Lifecycle Management Definitions, Open Issues and reference Models. Thèse politecnico di milano, Italia (2005) [12] M. Messaadia, M.H. Jamal, AEK. Sahraoui Systems Engineering Processes Deployment for PLM. La Conférence Internationale en Product Life cycle Management (PLM'05) pp.282-291, 11-13 Juillet 2005