Cadre de modélisation pour la représentation de la connaissance à l’aide de la conception et l’évaluation de variétés de produits

A knowledge representation framework for the design and the evaluation of a product variety

• Auteur / Autrice : Antonio Giovannini
• Direction : Hervé Panetto, Alexis Aubry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du Signal et des Images, Génie Informatique
• Date : Soutenance le 16/01/2015
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Camille Salinesi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hind El Haouzi, Michele Dassisti, Ludovic Pierrel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michel Aldanondo, Miroslav Trajanovic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits nouveaux

Systèmes d'information

Conception technique

Représentation des connaissances

Mots clés libres

Représentation de la connaissance

Connaissances de conception

Conception de la variété de produit

Famille de produits

Ligne de produits

Knowledge representation

Design knowledge

Product variety design

Product family

Product line

Résumé

La conception de variété (ou diversité) de produit est un processus essentiel pour atteindre le niveau de flexibilité requis par la personnalisation de masse. Pendant le processus de conception de la variété, les clients et les experts sont impliqués dans la définition de la meilleure solution. Par conséquent, la compréhension des liens entre les connaissances provenant de ces différents domaines, i.e. client, produit, processus est devenue nécessaire. Dans cette thèse, nous nous intéressons en particulier à la formalisation de ces connaissances. En effet, même si plusieurs efforts ont étés accomplis dans le domaine de la représentation de la connaissance, la pensée logiciste (i.e. utilisation de méthode à base de logiques formelles) reste la base de la majeure partie des travaux sur la formalisation de la connaissance. Des réflexions appropriées sur l’utilisation des logiques peuvent montrer les risques d’ambiguïté de la représentation: l’utilisation de la logique conduit souvent à une représentation sujette à plusieurs interprétations, i.e. une représentation ambiguë. Une représentation avec cette caractéristique ne répond pas à l’exigence de bien comprendre les liens entre les différentes connaissances impliquées dans la conception de la variété. Notre travail s’intéresse, donc, au développement d’un cadre de modélisation de la connaissance de conception basé sur l’anti-logicisme. Les travaux sur les systèmes développés à partir des principes de cette école de représentation de la connaissance montrent à travers des applications concrètes dans les domaines de la robotique ou des systèmes multi-agents que les comportements intelligents peuvent être obtenus sans une représentation de la connaissance basée sur les logiques. Ce cadre permet de développer une variété de produit-processus à partir d’une clientèle définie au départ. Finalement, un critère pour comparer les différentes alternatives de variété générées est aussi proposé. Une méthode pour instancier le cadre de modélisation sur un logiciel de CAO 3D a été développée. De plus, un prototype pour utiliser les modèles de connaissance avec un solveur mathématique a été conçu et développé. Les propositions ont été testées sur un cas d’étude industriel, i.e. batterie froide d’un appareil de réfrigération. Ce test a permis de discuter les avantages et les limites de nos propositions

The product variety design is an essential process in order to deal with the flexibility requested by the mass-customisation. During the product variety stage, customers and expert are involved in the definition of the best variety. Therefore a deep understanding of the links between knowledge coming from the customer domain, product domain and process domain is needed. In this thesis the research focus is on the formalisation of this knowledge. Indeed, even if many efforts are present in the knowledge representation literature, logics are always used to build these links. But appropriate reflections about the use of logics can lead to recognise the risk of ambiguity of the representations, i.e. more than one interpretation of the same represented object are possible. This ambiguity would make the represented knowledge not appropriate for the product variety design. In this work, we propose a framework for the knowledge representation based on the anti-logicism. Since the samples of anti-logicist systems (e.g. multi-agents, robots) have shown an intelligent behaviour without a representation based on logics, we use the principles the anti-logicism to propose our knowledge representation framework. A knowledge representation framework that allows to connect the customer requirements to the manufacturing process parameters is proposed. The core feature of the models based on this framework is the non-ambiguity. Indeed, each piece of knowledge that composes the model can be interpreted in one unique way. This feature allows the perfect collaboration between customer, product engineers and process engineering during the variety design stage. Once the pieces of knowledge coming from different domains are integrated in one model, the framework explains how to generate alternatives of product-process variety by starting from a given customer set. Finally a criterion to compare the different generated alternatives of product-process variety is proposed. A method to instantiate the framework on a 3D CAD has been developed. Moreover, a prototype that uses the knowledge model along with a mathematical solver to propose the best variety has been developed. The impact of the framework on the selection process and on the design process of a customisable product (i.e. water coil) is tested. The test of the instantiation and the prototype allows to show the advantages and the limit of the proposals