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Vers la conception innovante

Jean-François Prevéraud

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- L'École des mines de Paris a développé une méthodologie de conception propre à aider les concepteurs à innover radicalement.

L'innovation est l'un des moteurs les plus puissants de l'économie industrielle. Pourtant il est paradoxal de constater que les méthodologies de conception de ces produits innovants restent très traditionnelles. Beaucoup d'entreprises travaillent toujours suivant le principe de la conception réglée, née avec l'ère du machinisme industriel à la fin du xixe siècle pour canaliser le flot des inventions qui existait alors. « Cette approche reste acceptable pour des produits dont on ne remet pas fondamentalement en cause l'identité. Elle permet même d'y apporter une certaine dose d'innovation », remarque Armand Hatchuel, professeur à l'École des mines de Paris, responsable des enseignements en ingénierie et gestion de la conception. « Par contre, souligne-t-il, nombre d'industriels font aujourd'hui face à une "crise d'identité" de leurs produits. L'apparition de nouvelles sources énergétiques comme les piles à combustible, ou de nouveaux espaces techniques comme les nanotechnologies ou encore les NTIC, sont très déstabilisantes. C'est pourquoi beaucoup s'interrogent sur de nouvelles méthodologies de conception plus à même de les aider à faire face à cette crise identitaire. C'est ce que nous appelons la conception innovante. »

Le sujet n'est pas simple car bien peu de travaux théoriques ont véritablement été menés sur la démarche de conception. La plupart des auteurs qui s'y sont aventurés considèrent que la conception se ramène à de l'optimisation ou à une théorie de la résolution de problèmes, ce qui occulte largement les aspects créativité, qui sont traités à part.

Cette théorie de la conception réglée basée sur le cahier des charges, la création de modèles conceptuels, puis les itérations autour des tests de prototypes - physiques ou numériques - ont pourtant dicté l'organisation actuelle de la plupart des bureaux d'études. C'est ce qui explique que, dans nombre d'entreprises, on s'efforce d'insérer une étape de créativité initiale, avant de transférer rapidement le projet au bureau d'études, qui adopte les principes de la conception réglée pour le développement. « Cette manière de procéder est une véritable machine à générer des frustrations et des conflits qui, bien souvent, brident l'innovation de rupture », estime Armand Hatchuel.

Parvenir à de multiples solutions novatrices

Il existe un certain nombre de signes avant-coureurs permettant de prendre conscience des limites de la conception réglée. Ce sont, par exemple, des innovations qui sont nées en "perruque" de la ténacité de concepteurs travaillant hors des sentiers battus. Ou bien c'est la recherche qui ne récupère pas de bons signaux afin d'orienter ses travaux. Ou encore, la faible capitalisation des expériences antérieures d'un projet innovant à l'autre.

Pour Armand Hatchuel, c'est précisément « hors du cadre de la conception réglée que se joue la compétition par l'innovation ». D'où l'importance de la recherche d'un raisonnement de conception qui accroît l'expansion des concepts envisageables sans perdre de vue leur validation. C'est exactement ce que vise la théorie C-K (Concept-Knowledge) développée à l'École des mines avec Benoît Weil, Pascal Lemasson et d'autres collègues.

Autant la conception réglée joue le rôle d'un entonnoir permettant de converger vers une solution souvent unique, autant la conception innovante permet une grande variance, débouchant rapidement sur de multiples solutions novatrices. On se rapproche d'une philosophie de designer, qui accepte des expérimentations conceptuelles beaucoup plus facilement qu'un ingénieur, mais tout en conservant la logique de validation de ce dernier.

Innover et valider simultanément

Grâce à l'utilisation de la théorie C-K comme base de la conception innovante, la logique d'expansion (créativité) et les logiques de validation sont traitées simultanément. De plus, on peut suivre facilement les connaissances mobilisées ou celles à développer. Par ailleurs, on conçoit autant les fonctions du cahier des charges client que les solutions techniquement viables. C'est essentiel lorsqu'on se trouve face à des nouvelles technologies aux applications versatiles et multiples. Enfin, les stratégies de prototypages, qui dépendent directement des concepts et des connaissances disponibles, peuvent être explicitées et discutées.

« Attention toutefois, la conception innovante ne peut être évaluée sur un projet isolé, l'économie de la conception à "un seul coup" n'existe pas. La conception innovante doit s'évaluer sur une succession de projets », prévient Armand Hatchuel. C'est en réalité une économie de foisonnement et d'accumulation où des connaissances développées pour des projets, qui ont pu être suspendus, vont être valorisées sur d'autres développements.

Mettre en place une organisation spécifique

La conception innovante brise les traditionnelles organisations de bureaux d'études bâties autour de la nomenclature des produits et des métiers de l'entreprise. Elle s'accommode beaucoup mieux d'une organisation spécifique. « On n'organise et on ne dirige pas de la même manière une armée en temps de paix et en temps de guerre. Dans ce genre d'organisation, le management doit s'impliquer très fortement pour valider en permanence les allers-retours que prévoit la théorie C-K. » C'est ce qui garantira la qualité, la cohérence et l'originalité des résultats obtenus. En effet, le modèle n'évite pas les incertitudes ou ne compense pas un manque de compétences. C'est simplement un outil performant facilitant les échanges et la validation des stratégies de conception en reconstituant l'échiquier du raisonnement en situation innovante. Il ne peut rendre meilleurs que ceux qui sont déjà bons.

Est-il envisageable d'espérer proposer cette méthodologie de conception innovante sous forme de logiciels directement exploitables ? « Si l'on reste descriptif oui, mais en incluant la forme complète du raisonnement, pas pour le moment », estime Armand Hatchuel. En cause, le manque de langages informatiques pour exprimer correctement les "concepts" dans la théorie C-K. Un travail, récemment mené par l'École des mines avec Dassault Systèmes, a montré qu'il faudrait pour cela faire des progrès dans la représentation des ontologies "fluides" issues de l'intelligence artificielle.

Devant la difficulté de mettre en oeuvre une approche de conception innovante, qui risque de déstabiliser fortement l'entreprise, on pourrait être tenté d'externaliser ces travaux auprès de conseils spécialisés. Mais ce serait une fausse bonne idée. La conception doit en effet être vue comme un moteur à deux temps. On part de la traditionnelle conception réglée pour aller vers la conception innovante. Celle-ci ayant porté ses fruits en procurant son lot d'innovations, le développement de ces produits innovants peut à nouveau faire appel à la conception réglée, car ils redeviennent plus stables. L'entreprise ne doit donc pas s'amputer de la partie la plus "motrice" du cycle qui est à l'origine de sa marge financière réalisée avec les produits innovants mais doit, au contraire, tout faire pour la maîtriser.

Distinguer conception et développement

De plus, ce nouveau mode de conception est un travail éminemment mouvant pour lequel il est nécessaire de développer des modèles de contrats d'études permettant d'harmoniser les intérêts des partenaires. Une thèse récente, soutenue par Blanche Ségrestin de l'École des mines, a montré qu'il fallait assurer en permanence l'équilibre et la synchronisation entre les problèmes de coordination des travaux respectifs et la cohésion du projet, c'est-à-dire la construction et le respect des intérêts communs des deux parties. Par contraste, la sous-traitance est bien mieux adaptée aux situations plus stabilisées telles que la conception réglée.

Dans un monde où l'innovation ne doit plus être épisodique, mais permanente et intensive, il faut donc réhabiliter la conception, créatrice de nouveaux concepts, en la distinguant du développement, qui est la définition détaillée et la validation des produits. C'est, on l'a compris, ce que se propose de faire la démarche de conception innovante promue par l'École des mines de Paris.

Le chemin sera long car il va falloir bouleverser les clivages qui existent souvent dans les entreprises entre la recherche et le développement. L'objectif étant d'unifier tout cela autour du vocable R.I.D., pour recherche - innovation - développement. Une démarche innovante qui intéresse les industriels... les plus innovants.

POUR QUI, POUR QUOI ?

- Est plutôt destinée aux grands groupes ou à des consultants experts. - Facilite la génération de nouveaux concepts.

L'EXEMPLEDÉJÀ DES APPLICATIONS...

- Les applications industrielles de la méthode de l'École des mines commencent à voir le jour, même si leurs utilisateurs restent discrets. Ainsi Georges Amar, responsable d'une cellule prospective et développements innovants à la RATP explique : « C-K nous permet de bien décrire notre processus de conception et de faciliter l'expansion du concept de ligne de bus innovante sur lequel nous travaillons. » De même Gunar Holmberg, responsable d'une équipe d'innovation chez Saab Aerospace, l'utilise pour inventer une structure de bureau d'études adaptée à des situations d'innovations. Enfin, Dominique Levent, responsable du pôle logique d'innovation chez Renault, indique que le constructeur est encore en phase exploratoire : « Nous sommes en train de prendre en main cet outil qui nous permet déjà de reconstituer et de mieux comprendre la trajectoire suivie par un projet automobile. Mais je ne peux, pour le moment, préjuger de l'ampleur qu'il prendra chez nous. »

La théorie des ensembles pour fondement La théorie C-K (Concept-Knowledge) est basée sur certains résultats de la théorie moderne des ensembles. Elle distingue un espace des concepts C et un espace des connaissances K.

- Les concepts sont exprimés sous forme de propositions libres ne représentant aucune réalité, mais disposant d'un fort potentiel d'expansion. Ces concepts, qui ont des définitions en compréhension, sont progressivement segmentés, étendus et validés à l'aide de connaissances existantes dans l'espace K ou créées à cette occasion. - L'espace des connaissances est l'espace des propositions connues et des définitions en extension (listes, catalogues, attributs) validées. Il comporte des connaissances techniques, commerciales, sociales, réglementaires, etc., ainsi que des résultats de tests, de recherches, d'études, de calculs provenant de l'espace C. - C'est de l'échange permanent entre C et K que vont naître à la fois l'expansion des concepts et celles des connaissances et donc au final déboucher sur un processus de conception innovante. - Surtout, la théorie C-K permet de réviser l'identité de l'objet conçu (créativité) tout en conservant cohérence et traçabilité du raisonnement.

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