Le développement de produits multidisciplinaires à l’ère du numérique et de la connectivité ubiquitaire

Guérineau, Julia (2021). Le développement de produits multidisciplinaires à l’ère du numérique et de la connectivité ubiquitaire. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (61MB) | Prévisualisation

Résumé

Nos travaux se positionnent dans le cadre général de « l’ère du numérique et de la connectivité ubiquitaire » qui induit de nombreuses transformations au sein de l’industrie, notamment concernant les produits conçus et leur développement. Sous l'impulsion du numérique et de la connectivité, les produits peuvent évoluer vers des produits multidisciplinaires, dotés de nouvelles capacités et fonctions. Ces produits multidisciplinaires, au sens où nous l’entendons, sont issus de l’intégration de contributions mécaniques, électroniques, électriques, logicielles et des technologies de l'information et des communications. Dans le cadre de ces travaux, les produits mécatroniques, les systèmes cyberphysiques et les produits « intelligents » sont particulièrement considérés pour leur caractère multidisciplinaire.

Cette évolution des produits induit également deux formes de complexité, la complexité intrinsèque au produit et celle liée à l’organisation nécessaire à son développement. En conséquence, il est attendu que la manière dont les entreprises développent ces produits soit adaptée. Cette adaptation du développement de produits s'appuie sur une variété de « concepts et techniques » (formulation qui regroupe les approches, processus, méthodes et outils) qui peuvent être agencés pour former ce qui a été nommé dans ces travaux une « structure de développement ». Ainsi, nous examinons ici le lien entre le produit et la structure de développement à employer. La constitution d’une structure adaptée aux produits multidisciplinaires reste en effet un défi pour les entreprises, notamment de par l’ancrage mono-disciplinaire d’une majorité de ces concepts et techniques. Dès lors, un accompagnement des entreprises semble nécessaire. Cet accompagnement passe, d’une part, par la cartographie de la littérature scientifique en vue d’identifier des structures de développement, et, d’autre part, par la compréhension de la manière dont les entreprises développent actuellement leurs produits multidisciplinaires. Ces volets littérature scientifique et pratiques industrielles ont guidé l’élaboration de notre proposition.

Les contributions apportées par ces travaux sont les suivantes. Premièrement, nos travaux proposent un modèle de structuration du développement en quatre niveaux, basé sur des définitions et un arbre de décision permettant d’organiser les concepts et techniques en approches, processus, méthodes et outils. La deuxième contribution établit les représentations graphiques, appelées « cartographies », du développement des produits mécatroniques, des systèmes cyber-physiques et des produits intelligents, avant de synthétiser l’ensemble en une cartographie du développement de produits multidisciplinaires. Ces cartographies représentent ainsi les concepts et techniques indiqués dans la littérature pour le développement de produits multidisciplinaires, ainsi que les liens existants entre eux, en vue d’identifier des structures, ou des pans de structure déjà constitués et documentés. La troisième contribution de nos travaux réside dans l’analyse des pratiques industrielles par le biais d’entrevues semi-dirigées. Cette collecte de données a permis de réaliser les cartographies des concepts et techniques employés par 10 entreprises pour organiser leurs développements de produits multidisciplinaires. La manière dont les entreprises ont fait évoluer leurs pratiques a également été analysée, à travers l’adaptation ou la sélection de nouvelles pratiques de développement.

Enfin, les écarts et similarités entre les recommandations de la littérature scientifique et la manière dont les entreprises travaillent ont pu être mis en lumière. Sur la base de ces constats, nous proposons une démarche pour l’élaboration d’une structure de développement adaptée à chaque entreprise. Cette dernière s’appuie sur un audit permettant de réaliser la cartographie des pratiques industrielles actuelles et sur l’identification des défis en lien avec le développement des produits multidisciplinaires. Enfin, l’élaboration de la structure proposée s’appuie sur l’association entre les défis rencontrés et les concepts et techniques présentés dans les cartographies de la littérature scientifique. Cette démarche a été appliquée chez un manufacturier d’équipement agricole afin d’accompagner son évolution vers des produits multidisciplinaires. Ainsi, nos travaux se positionnent comme une première brique visant à mieux accompagner les entreprises, qui souhaitent tirer parti des évolutions induites par le numérique et la connectivité, à travers la proposition d’une structure de développement adaptée à l’évolution de leurs produits.

Titre traduit

Multidisciplinary product development in the digital and connectivity era

Résumé traduit

Our research is framed within the “ubiquitous digital and connectivity era” that has led to numerous transformations in the industrial landscape, especially in designed products and their development. Thanks to digital and connectivity technologies, products can now evolve towards multidisciplinary products, fitted with new capacities and functions. These multidisciplinary products, as we define them, emerge from the integration of contributions from mechanical, electrical, electronic, software, and information and communication technologies. In this work, mechatronic products, cyber-physical systems, and “smart” products are especially considered for their multidisciplinary nature.

This product evolution induces two types of complexity, product intrinsic complexity and the complexity related to the organization required for its development. In this sense, it is expected that companies adapt how they develop these products. Product development adaptation relies on a variety of “concepts and techniques” (a formulation that encompasses the approaches, processes, methods and tools) which can be organized to form what has been termed in this work a “development structure”. Accordingly, our research focuses on the link between the product and the associated development structure to be deployed. However, due to the monodisciplinary anchoring of most concepts and techniques, the generation of a structure tailored to multidisciplinary products remains a challenge for many companies. Consequently, a support for product developers seems necessary. This support would involve both a cartography of the scientific literature to identify development structures and an understanding of how companies are currently developing their multidisciplinary products. These scientific literature and industrial practice facets have guided the elaboration of our proposition.

The major contributions of this work include the following. First, it proposes a four-level model for structuring development, based on definitions and a decision tree to organize the concepts and techniques in approaches, processes, methods and tools. It then establishes graphical representations, called “cartographies”, of the development of mechatronic products, cyber-physical systems and smart products, before synthesizing them into a multidisciplinary product development cartography. These cartographies represent the concepts and techniques discussed in the literature for the development of multidisciplinary products, as well as the existing links between them, in order to identify the structures, or fragments of structures, already constituted and documented. Another major contribution of our work lies in the analysis of industrial practices through semi-structured interviews. This data collection allowed us to establish the cartographies of the concepts and techniques used by 10 companies to organize their multidisciplinary product developments. The way in which companies have evolved their practices has also been analyzed, through the adaptation or selection of new development practices.

Furthermore, the divergences and similarities between the scientific literature recommendations and the way companies actually work were highlighted. On the strength of these observations, guidelines are proposed for the elaboration of a development structure. These guidelines rely on an audit to establish a cartography of the present practices as well as on the identification of the challenges related to the development of multidisciplinary products. Finally, the elaboration of the proposed structure is based on the association between the challenges encountered and the concepts and techniques depicted in the scientific literature cartographies. These guidelines were applied at an agricultural equipment manufacturer to support its evolution towards multidisciplinary products. Our work is positioned as a cornerstone aiming to better support companies that seek to take advantage of the possibilities offered by digital and connectivity technologies through the proposition of a development structure adapted to their products’ evolution.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse présentée en cotutelle à l’École de technologie supérieure et à l’Université de technologie de Compiègne comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie Ph. D. Et du grade de docteur de l’Université de technologie de Compiègne". Comprend des références bibliographiques (pages 353-397).
Mots-clés libres:	développement de produits, produits multidisciplinaires, mécatronique, systèmes cyber-physiques, produits intelligents, transformation numérique
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Rivest, Louis
Codirecteur:	Codirecteur Bricogne, Matthieu
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	09 févr. 2022 18:48
Dernière modification:	09 févr. 2022 18:48
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2887

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt