Contribution de l'analyse de l'activité dans le processus de conception de produits innovants Application à la conception d'organes de commande automobiles J.C. SAGOT V. GOUIN L'Equipe d'ergonomie et de Conception (L'ERCO) Institut Polytechnique de Sévenans (IPSé) l'université de Technologie de Belfort-Montbéliard - 90010 Belfort Cedex, RÉSUMÉ La complexité croissante des produits amène de plus en plus les concepteurs à reconnaître le rôle primordial du "facteur humain" dans tout projet de conception. Par exemple, dans le domaine automobile, les récents développements technologiques concernant l'électronique et l'informatique embarquée, conduisent à de profonds bouleversements de l'interface Homme- Produit. Ainsi, de nombreux programmes de recherche européens ont contribué à l'apparition d'une quantité et d'une variété d'aides à la conduite sous forme de systèmes d'information : systèmes de guidage, de navigation, de diagnostic... L'introduction de tels systèmes dans le poste de conduite soulève aujourd'hui le problème des répercussions sur la sécurité routière liées, en particulier, au détournement de l'attention, à l'augmentation de la charge mentale du conducteur... Notre travail se propose de réfléchir sur la contribution de l'analyse de l'activité d'utilisation des organes de commandes existants, dans la conception de nouvelles commandes. La spécificité de ce travail réside dans la volonté affichée de développer des méthodes et des outils de conception pour passer de la position d'observateur de l'activité et d'éditeur de recommandations, à celle d'acteur créatif dans le processus de conception de produits innovants. 1.- Introduction De nombreux auteurs se sont penchés sur l'étude des activités visuelles mises en oeuvre au cours de la conduite. Ces recherches ont permis d'acquérir des connaissances sur les comportements de conduite en général et sur les stratégies visuelles en particulier, qui sont adoptées lors de la consultation des équipements embarqués. Les auteurs s'accordent à souligner l'importance de ces stratégies visuelles pour la tâche principale de conduite (Pottier 1993, Wierwille 1993, Pauzié 1995). Ainsi, ces travaux suggèrent qu'une limitation en nombre et une bonne ergonomie des équipements embarqués contribuent à une meilleure sécurité routière. A notre connaissance, assez peu d'études se sont par contre intéressées à l'influence des activités motrices et visuelles sur les performances et la sécurité de conduite, en relation avec les caractéristiques des organes de commande manipulées (forme, implantation, nombre d'états...). C'est l'objet de la présente étude qui, à la demande d'un équipementier automobile, se propose d'élaborer une démarche en vue de concevoir de nouveaux organes de commande automobiles : commandes d'urgence (feux de détresse, avertisseur sonore...), commandes essentielles à la conduite (sélecteur de vitesse, feux clignotants...), commandes de confort (climatisation, autoradio...). L'objectif recherché est de pouvoir optimiser l'utilisabilité des commandes existantes en terme de localisation visuelle, d'accessibilité et de manipulation. Actes du colloque «Recherche et Ergonomie», Toulouse, fevrier 1998 72
2.- Techniques et méthodes Un programme d'étude comprenant plusieurs phases de recherche et de conception a été mis en place. La volonté affichée par l'ensemble du groupe de conception, était de mettre en place une démarche permettant de définir des préconcepts de solution innovants intégrant des recommandations issues de l'analyse de l'activité réelle sur des commandes existantes. Cela sous-entend, non seulement la formulation de recommandations analytiques palliatives aux dysfonctionnements rencontrés lors de l'utilisation des organes de commande existants, mais surtout la recherche coopérative de solutions innovantes tenant compte des problèmes soulevés. Pour ce faire, plusieurs actions ont été menées depuis l'étude de faisabilité jusqu'à la définition des préconcepts. En phase d'étude de faisabilité, nous avons mis en oeuvre une démarche classique d'analyse de l'activité réelle menée sur des organes de commande existants (Gomes et Sagot 1996) et permettant d'élaborer un certain nombre de recommandations sur la base : d'évaluations subjectives obtenues à partir de questionnaires, et d'interviews centrées sur l'utilisabilité des organes de commande existants, auprès d'un effectif de 60 personnes (conducteurs débutants et confirmés), de l'observation des activités d'utilisation des commandes à partir de consignes données en conduite réelle : 6 conducteurs confirmés ayant plus de 5 ans de permis, 5 véhicules de gammes comparables, 12 commandes, 3 tronçons de trajet (départemental, urbain, autoroutier) et ceci dans différentes conditions météorologiques (diurne, nocturne, pluie, brouillard...). En phase d'études préliminaires et à l'issue de l'élaboration du Cahier des Charges, nous avons pu concevoir, pour chaque commande étudiée, un concept : solution résultante de l'étude de plusieurs préconcepts de commandes. Pour ce faire, nous avons mis en oeuvre une démarche rétroactive et coopérative d'innovation basée sur : la recherche collective de solutions innovantes intégrant : résultats analytiques issus de l'analyse de l'activité réelle, données normatives issues de normes et de standards ergonomiques (Woodson et coll. 1978), idées innovantes formulées en adoptant une vision systémique et globale en accord avec Ramaciotti (1991), la modélisation graphique puis numérique des solutions retenues(figure 2-Image 2), basée sur les principes de l'orienté Objet issus de l'informatique (Spérandio, 1995), la simulation virtuelle du comportement dynamique du futur système Homme-Produit dans différentes situations d'action caractéristiques préalablement identifiées (Figure 2, Image 3 et Image 4). Actes du colloque «Recherche et Ergonomie», Toulouse, fevrier 1998 73
Figure 1.- Démarche rétroactive et coopérative de recherche de solutions basée sur la modélisation du système et la simulation des activités futures souhaitables Démarche inspirée des travaux de RAUCENT et coll. 1997 La Figure 1 illustre l'articulation entre les différentes étapes de la démarche d'innovation préconisée. Le début de cette démarche s'effectue par l'étape de recherche de solution, puis se termine, après plusieurs itérations, par l'étape de simulation du système Homme-Produit incluant le concept retenu. Cette démarche se veut rétroactive, car elle autorise un retour sur les étapes précédentes, et coopérative de part la nécessaire collaboration qu'elle implique entre concepteurs (ergonomes, designers, ingénieurs...), utilisateurs, décideurs... 3.- Résultats A l'issue des expérimentations menées en conduite réelle nous avons pu montrer des relations statistiquement significatives (p<0.001) entre les caractéristiques des commandes (implantation sur la planche de bord, type de commande...) et les observables visuels et moteurs de l'activité (durée cumulée de regard, nombre de manipulations...). Par exemple, pour une commande On/Off d'autoradio manipulée en situation réelle (commande de type bouton poussoir à 2 états, implantée en un endroit précis de la planche de bord) nous avons mesuré une durée cumulée de regard de 1,2±0,2s. Les nombreuses mesures ainsi effectuées nous ont permis de définir différents modèles prédictifs tel que celui de la durée cumulée de regard en fonction des caractéristiques des commandes manipulées. Ainsi, en appliquant ce modèle prédictif à l'exemple précédent, nous pouvons prédire une durée cumulée de regard d'environ 0,4 s si cette même commande était implantée sur le volant. Ces modèles prédictifs, issus de l'analyse de l'activité réelle, ont été retenus pour les phases de simulation virtuelle. Actes du colloque «Recherche et Ergonomie», Toulouse, fevrier 1998 74
Image 1 : Préconcept réalisé lors de la recherche de solution Image 2 : Modèle 3D issu de la modélisation numérique Image 3 : Simulation virtuelle de l'activité future d'utilisation Image 4 : Observables issus de la simulation virtuelle de l'activité Figure 2.- Exemple de données traitées lors de l'application de la démarche d'innovation, en phase d'études préliminaires, pour la définition d'un nouveau concept de système de contrôle commande d'autoradio Au cours des études préliminaires, l'application de notre démarche spécifique d'innovation passe par la définition de fiches de synthèse des résultats issus de l'étude de faisabilité (synthèse des données analytiques, subjectives et normatives). La Figure 2 illustre l'application de notre démarche d'innovation à la définition d'un nouveau concept de système de contrôle commande d'autoradio. Suite à la recherche coopérative de solutions, nous avons retenu un préconcept de solution (Figure 2-Image 1) qui a ensuite été modélisé en 3D (Figure 2-Image 2), puis implanté dans le modèle numérique global, incluant le futur véhicule et des mannequins anthropométriques (Figure 2-Image 3). Sur cette base, il est possible d'animer les mannequins en leur définissant des comportements élémentaires et des scénarios d'activité (activités visuelles, motrices, posturales) conformes aux situations observées en réel. Il s'agit ensuite, dans le cadre de la simulation virtuelle de l'activité, de faire évoluer les comportements élémentaires et les séquences d'action des mannequins virtuels vers des situations futures souhaitables (Figure 2-Image 4). La particularité de notre démarche d'innovation s'appuie sur la définition de ces situations futures souhaitables intégrant : données quantitatives (modèles prédictifs, fiches de synthèse...) et données qualitatives (négociation en groupe de travail, verbalisations sur les séquences de films virtuels...). Actes du colloque «Recherche et Ergonomie», Toulouse, fevrier 1998 75
4.- Discussion L'ensemble des résultats obtenus en étude de faisabilité confirment l'importance de l'analyse de l'activité réelle d'utilisation des commandes existantes pour une bonne reconception de ces dernières. Cependant, ces résultats ne nous permettent, au mieux, qu'une "recomposition" optimisée du poste de conduite en exploitant les zones d'implantation existantes (sur volant, sur console...) et en utilisant les types de commandes déjà existants (bouton poussoir, levier oscillant...). En effet, bien que fondamentale pour reconcevoir des produits existants, l'analyse de l'activité réelle nous paraît insuffisante, en tant que telle, pour engager un réel processus d'innovation. Elle demeure néanmoins un point de départ indispensable à la définition du "champ des activités futures souhaitables", souhaitables en terme de sécurité, de confort et d'efficacité (Sagot et coll. 1997). Dès lors, placée dans une approche constructiviste, cette notion d'activité future permet d'insister, en accord avec Daniellou (1992), sur la nécessité d'introduire dans le processus de conception une réflexion sur l'activité des utilisateurs sur les nouveaux produits. Cette réflexion permet de fournir à l'ensemble des acteurs de la conception, une évaluation plus large concernant les conséquences de leurs choix de conception. En effet, c'est sur la base de ce champ des activités futures souhaitables, des données analytiques issues de l'analyse de l'activité réelle, des données normatives issues de standards ergonomiques et des idées innovantes formulées lors de séances de créativité, que nous avons pu proposer des préconcepts de solution innovants. Ainsi, en nous appuyant sur des outils de modélisation numérique et de simulation virtuelle des activités futures souhaitables, nous avons pu passer concrètement de la position d'observateur de l'activité et d'éditeur de recommandations, à celle d'acteur créatif dans le processus de conception de produits innovants (Chapanis 1995, Ramaciotti 1995). De tels outils n'intégrant pas les processus cognitifs mis en oeuvre par les conducteurs, ceux-ci, déjà traités lors de l'analyse de l'activité réelle, ont été repris aux cours des nombreuses discussions au sein du groupe projet. Reste maintenant à optimiser les solutions retenues en les testant dans des conditions réelles d'utilisation, à l'issue de la réalisation des prototypes. L'analyse de l'activité, qu'elle soit réelle ou virtuelle (Sagot et Zwolinski 1996), a constitué le moteur de la construction de représentations communes aux différents acteurs du groupe projet (ingénieurs, ergonome, designer, utilisateurs, décideurs...) sur les caractéristiques structurelles, fonctionnelles et dynamiques du futur système Homme-Produit. REMERCIEMENTS Les auteurs remercient vivement l'ensemble des personnes qui ont permis la réalisation de ce projet et en particulier M. HOBLINGRE et M. BAUME de la société ECIA. BIBLIOGRAPHIE 1.Chapanis A., Ergonomics in product developpement : a personal view, Ergonomics, vol. 38, n 8, p 1625-1638, 1995. 2.Daniellou F., Le statut de la pratique et des connaissances dans l'intervention ergonomique de conception - Document présenté en vue d'obtenir l'habilitation à Diriger des Recherches, 100p, 1992. 3.Gomes S., Sagot J.C., Intervention ergonomique dans la conception d'un poste de conduite automobile, XXXIème Congrès de la SELF, Bruxelles, tome 2, p 149-155, 1996. 4.Pauzie A.; Les systèmes d'aide à la conduite : assistance effective ou perturbation potentielle pour le futur conducteur âgé ; Le travail humain, volume 58, n 2, p 131-147, 1995. 5.Pottier A., Traitement informatif visuel à l intérieur de l habitacle d un véhicule routier, Rap. INRETS n 164, 46 p, 1993. Actes du colloque «Recherche et Ergonomie», Toulouse, fevrier 1998 76
6.Ramaciotti D., L'approche systémique des phénomènes en ergonomie - Performances Humaines & Techniques, n hors série, p 55-56, Septembre 1991. 7.Ramaciotti D., De la position d'observateur dans l'analyse du travail à celle d'acteur dans le processus de conception - Performances Humaines & Techniques, n hors série, p 47-51, 1995. 8.Raucent B., Johnson D.A., Linking Design and simulation : a student project, Journal of Engineering Design, vol 8 - n 1, p 19-31, 1997. 9.Sagot J.C., Zwolinski P., Reconception ergonomique d'un atelier de décompte, XXXIème Congrès de la SELF, Bruxelles, tome 1, p 238-246, 1996. 10.Sagot J.C., Gouin V., Lorinquer JP., Chappet P., The hight speed train : an ergonomic approach for the driving cab design, World Congress on Railway Research, Florence, vol A, p 843-851, 1997. 11.Sperandio J.C., Modéliser le savoir et les activités opératoires par les formalismes de l'informatique, est-ce pertinent en ergonomie? Performances Humaines & Techniques, n hors série, p 17-24, Septembre 1995. 12.Wierwille W., Visual an manual demands of in-car controls and displays, Automotive ergonomics, p299-320, 1993. 13.Woodson W., Conover D., Guide d'ergonomie - Adaptation de la machine à l'homme, Les éditions d'organisation, 1978. Actes du colloque «Recherche et Ergonomie», Toulouse, fevrier 1998 77