Une approche innovante basée sur un cadre de fonction-tâche-comportement pour intégrer les facteurs humains et l'ergonomie dès la première phase de conception

par Xiaoguang Sun

Thèse de doctorat en Génie industriel / Conception

Sous la direction de Mickaël Gardoni et de Jean Renaud.

Le président du jury était Bernard Grabot.

Le jury était composé de Patrick Martin, Rémy Houssin.

Les rapporteurs étaient Bernard Grabot, Davy Monticolo.


  • Résumé

    Les facteurs humains et l’ergonomie (HF/E) sont devenus une discipline scientifique fournissant des contraintes pour la conception d’interaction entre l’homme et le système (le produit). La plupart des études sur HF/E couvrent non seulement les aspects d’ergonomie physique, mais aussi les sciences cognitives et organisationnelle. De nombreux travaux attestent que l’intégration insuffisante d’informations HF/E mène à une conception « pauvre ». Intégrer que ces informations de la phase de conception peuvent améliorer la performance du produit ou du système et de l’expérience utilisateur. Les méthodes existantes pour l’intégration de l’information HF/E (HF/EII) sont catégorisées par deux types de conception : la conception Centrée sur la Technologie (TCD) et la conception Centrée sur l’Utilisateur (UCD). Les méthodes TCD intègrent des informations HF/E dans la phase de conception détaillée ou plus tard, ce qui peut causer des modifications et des itérations de conception. Par contre, les approches UCD prennent en considération les informations HF/E dès la première phase de conception et sont consommatrices de temps à cause de l’intégration des exigences HF/E. L’objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthodologie de conception et un outil pour l’intégration de HF/E dès la première phase de conception dans le but de réduire le temps de conception, notamment en ayant moins de boucles itératives. Au cours de ce travail de recherche, un cadre « fonction-tâche-comportement » (FTB) a été développé, fournissant un guide systématique et détaillé pour l’intégration de HF/E dès la première phase de conception. Une étude de cas est présentée pour valider la faisabilité de la méthode et permettre une assistance pour la mise en œuvre. Ainsi, un module de Centre de Conception d’Interaction (IDC) a été développé et intégré dans un logiciel de CAO pour aider le travail de conception, en fournisant une procédure pratique de mise en œuvre du cadre FTB. Il permet aux concepteurs (1) d’intégrer les exigences fonctionnelles et non fonctionnelles dès la première phase de conception, et (2) de les convertir en des paramètres de conception pour effectuer au mieux le travail de conception. En utilisant le module d’IDC, les modifications et les boucles d’itération de conception peuvent être significativement réduits, fournissant ainsi une expérience utilisateur plus satisfaisante lors du respects les exigences fonctionnelles. De plus, les méthodologies actuelles de génération de solutions de conception s’appuient trop sur l’expérience des concepteurs, c’est pourquoi un « modèle de d’aide à la génération de solution » a commencé à être développé pour produire les solutions de conception recherchées. Différentes approches de résolution de problèmes existent, ce modèle proposé est plus facile à appréhender et à utiliser par les concepteurs. Ce modèle offre une pensée divergente pour la génération de solution de conception basée sur la tâche de conception individuelle. En résumé, dans les conclusions, les contributions majeures et les limitations de notre étude sont présentées et les perspectives de recherche future sont proposées.

  • Titre traduit

    An innovative approach based on a function-task-behaviour framework for integrating human factors and ergonomics from the early design phase


  • Résumé

    Human factors and ergonomics (HF/E) as a scientific discipline provide constraints for the engineering design of human and system (product) interactions. Most existing studies on HF/E cover the specialization of physical, cognitive, and organizational ergonomics. Numerous evidences show that insufficient consideration of HF/E information leads to poor design, and fully considering this information in the design phase can improve both the user experience and system performance. Existing methods for HF/E information integration (HF/EII) can be categorized into two types: Technology-Centred Design (TCD) and User-Centred Design (UCD). TCD methods integrate HF/E information from the detailed design phase or later, which may cause design modifications and iterations. UCD approaches address HF/E information from the early design phase, which are time-consuming for HF/E requirements collection. The objective of this thesis is dedicated to a new design methodology and tool for HF/EII from the early design phase in a systematic, time-saving, less expensive, and less iteration way. In this thesis, a function-task-behaviour framework has been developed, which provides a systematic and detailed guide for HF/EII from the early design phase. A case study has been presented to validate its feasibility, which offers the theoretical support for method implementation. Thus, an Interaction Design Centre (IDC) module was developed and integrated in CAD software to aid the design work, which provides a practical way for the implementation of FTB framework. It enables designers to (1) catch both functional requirements and non-functional requirements from the early design phase, and (2) convert them into design parameters to carry out the design work. By using IDC module, design modifications and iterations due to belated effort for HF/E consideration can be significantly reduced, thereby providing a satisfactory user experience in the case of meeting the functional requirements. Regarding current method of design solution generation overly relies on designers’ experience, a design solution generation model is developed for producing design solution. Different from current problem solving approaches, this model is easy for designers to cognize and operate. It offers a divergent thinking for design solution generation based on the individual design task. Finally, the major contributions and limitations of our study are presented and the future studies are previewed.


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