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Laboratoire des Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production de Grenoble
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Environnement multi-modal pour la conception coopérative – assistance à l'interopérabilité entre expertises métier par des paradigmes de visualisation et d'interaction

Directeur(s) de thèse : Philippe MARIN - Frédéric NOEL

Ecole doctorale : IMEP2

Date de début : Automne 2013

Financements envisagés - Contexte - Partenaires éventuels

Equipement : Périphériques d'interaction graphique 2D et 3D multi-utilisateurs, réseaux de communication.

Description du sujet :

Problématique :

L'équipe Conception Collaborative du Laboratoire G-SCOP est à l'initiative de la création d'une infrastructure de recherche internationale, financée par l'Union Européenne, ayant pour objectif la mise à disposition pour un large panel de chercheurs européens de moyens lourds de visualisation de données scientifiques et d'interaction à distance. Dans le cadre de cette infrastructure, appelée VISIONAIR et dont les activités ont débuté au printemps 2011, le Laboratoire G-SCOP offre à ses partenaires des moyens de travail collaboratif et d'interaction à distance autour d'une table graphique multi-touch, de tableaux interactifs, d'écrans stéréoscopiques, d'un écran holographique, et de divers systèmes de tracking. Des applications en ingénierie mécanique, mais aussi en architecture, en médecine, en sciences du vivant, etc. peuvent être envisagées.

De nouveaux moyens coopération (manipulation conjointe de représentations ou d'informations liées au produit en cours de développement par exemple) entre partenaires d'un projet de conception (conception de produit manufacturé, conception centrée utilisateur, conception de bâtiment, conception d'appareil chirurgical...) peuvent être développés sur la base de ces nouveaux périphériques et outils d'interaction. Cette coopération doit être envisagée soit en collaboration « présentielle » (plusieurs acteurs présents autour de la représentation visuelle partagée), soit en collaboration « distante » (plusieurs périphériques inter-connectés via Internet, permettant à autant d'acteurs d'échanger entre des sites géographiquement distants). Nous souhaitons développer à travers cette thèse le socle d'un environnement coopératif autour duquel plusieurs acteurs pourront apporter les points de vue de leurs métiers respectifs dans un dialogue technique au cours d'un processus de conception.

Dans ce contexte, nous chercherons en particulier à proposer un environnement intuitif dédié au support de revues de projet en conception de produits. Parmi les verrous scientifiques qui émergent des études antérieures menées au laboratoire se trouve en effet le support des réunions de travail synchrone, telles que les revues de projet de conception impliquant un nombre important d'acteurs du projet, ou des réunions de travail techniques entre un nombre plus réduit d'experts métiers : pour ces réunions les industriels dépensent temps et argent, soit en déplacements sur les lieux de réunions, soit en manque d'efficacité lorsqu'ils tentent d'utiliser les outils de réunion à distance. Les études les plus courantes tentent de fournir des supports à la coopération au travers d'une meilleure intégration des représentations métier. Ces solutions d'intégration échouent en général à appréhender toutes les vues métiers envisageables. Dans la pratique ces manques de support sont palliés par l'intervention d'experts humains qui intègrent des informations adaptées au contexte et savent superposer des représentations hétérogènes. Les interactions sont alors essentiellement des échanges en langage naturel autour de paradigmes visuels. L'objet de cette thèse est de proposer un environnement ou les interactions visuelles et langagières compléteront l'interopérabilité entre modèles métiers.

Travaux proposés :

Phase 1 - Analyse des moyens technologiques : nous souhaitons exploiter des technologies qui permettent d'associer des modèles visuels de représentations expertes lors de revues de projets. L'analyse des technologies disponibles au laboratoire ainsi que de potentielles nouvelles opportunités techniques constituera la première étape de ce travail.

Phase 2 - création d'un environnement de partage de représentations visuelles : Les objectifs du développement d'un environnement de collaboration « intuitif » sont alors bien entendu de se rapprocher des modalités et de la fluidité d'interaction d'acteurs travaillant en réunion présentielle autour d'une table et de documents papier, mais au-delà de ce mimétisme de situation, de proposer des enrichissements à ces modalités d'interaction en s'appuyant sur les potentialités des outils informatiques pour la visualisation, la simulation, la réalité virtuelle, l'intégration de représentations multiples, les interfaces tactiles, la reconnaissance vocale, etc. Un point d'investigation spécifique pourra être mis sur le parti à tirer des nouvelles interfaces d'interaction simultanée multi-utilisateurs, de type « table multi-touch », au travers desquelles il est possible de distinguer les manipulations de chaque acteur et d'adapter le comportement de l'interface en conséquence.

Phase 3 - Techniques d'annotation : nous allons pour cela nous appuyer sur divers travaux déjà entrepris au sein de l'équipe Conception Collaborative autour de la coopération et de l'étude des mécanismes de synchronisation cognitive, et des outils supports aux interactions dans les phases d'évaluation entre experts, ou de revues de projets. En particulier, les développements faits autour d'outils d'annotation 2D ou 3D et de tableau blanc partagé peuvent servir de base à des développements adaptés aux nouveaux contextes de collaboration envisagés ici. Nous souhaitons progresser en utilisant des systèmes de reconnaissance vocale et de transcription des discours.

Phase 4 - expérimentations : La validation des outils de coopération et des organisations de travail proposés pourra se faire par la mise en œuvre de scénarios de collaboration, à partir de situations types permettant la démonstration des fonctionnalités de l'environnement proposé, ainsi que la mesure de paramètres caractéristiques de la pertinence des outils inclus dans cet environnement en fonction des situations envisagées. Cet aspect expérimental s'appuiera sur les moyens d'observation et d'analyse de corpus de la plateforme MEXICO (Moyens EXpérimentaux pour l'Ingénierie COllaborative) du laboratoire. Ce nouvel environnement et les savoir-faire développés autour de la mise en œuvre de scénarios et des analyses associées viendront enrichir l'offre de services proposée aux partenaires de l'infrastructure européenne VISIONAIR.

Références bibliographiques de l'équipe en relation avec le sujet :

·         VU-Thi Hanh, « Analyse des environnements supports à l'ingénierie collaborative synchrone à distance : approche ergonomique pour l'amélioration des outils via l'analyse des usages », PhD thesis, Grenoble (France) (à soutenir mai 2012)

·         Marin P.R., Riboulet V., Leon J.C., « Distributed Design Current Approaches And Evolution Tendencies », in: « Methods and Tools for Co-operative and Integrated Design », Serge Tichkiewitch and Daniel Brissaud Ed., by Kluwer Academic Publishers ISBN : 1-4020-1889-4 pp. 411-424, Jan 2004.

·         Riboulet V., Marin P.R., Gowers S., Wurtz F., « A framework supporting collaborative optimisation for multi-professional design teams  »,  in: Advances in Integrated Design and Manufacturing in Mechanical Engineering, ed. A. Bramley & al, Kluwer Academic Press pub., 2004

·         Marin P., Gerbaud L., Mechekour E-H., Masclet C., « An observational study of multi-disciplinary co-design - application to an electromechanical device », in Journal of Design Research, Vol. 6, N°3, pp311-332, 2007

·         Marin P.R., Riboulet V., Mechekour E.H., « Towards an improved distributed whiteboard for E-collaborative design »,  15th Int. CIRP Design Seminar, Shanghai, China, May 22-26, 2005

·         Mechekour E.H, Marin P.R., Riboulet V., « Environnement support à l'optimisation collaborative pour une équipe de conception pluridsiciplinaire », 17ème Congrès Français de Mécanique, Troyes, Sept. 2005

·         Mechekour E.H., Marin P.R., Masclet C., « Which tool to better support collaborative design ? », in: Proc. of IDMME'06, Grenoble, France, May 17-19, 2006

·         Vu-Thi H., Marin P.R.,Noël F., « Integrating Product Model and Whiteboard to ease Collaborative Work in Global Product Development »,  Int. CIRP Design Seminar, Nantes, France, April 19-21, 2010

·         Hanh Vu-Thi, Philippe Marin, Stéphanie Metz, Frédéric Noël, Analyse de situations de conception collaboratives pour la spécification d'outils de communication graphique de type tableau blanc partagé, 11e colloque AIP-Priméca, La Plagne - 22-24 avril 2009

·         O. Hisarciklilar, Formes et structures des annotations sémantiques pour supporter la communication en conception collaborative asynchrone, PHd Thesis, Spécialité : génie industriel, Grenoble-INP, Grenoble, France, novembre 2008

·         G. Prudhomme 1, P. Marin 1, C. Masclet, «  An annotation tool to ease interactions and design decisions making report in project review context », in Global Congress on Manufacturing and Management 2010, Bangkok : Thaïlande (2010)

·         Hanène Chettaoui and Frédéric Noël. « Synchronization of heterogeneous design models driven by the formulation of business knowledge » International Journal of Computer Application in Technology, 37(3/4):230-243, 2010.

·         Mohsen Sadeghi and Frédéric Noël. Development of control mechanisms to support coherency of product model during cooperative design processJournal of Intelligent manufacturing, 21, Issue 4(4):539-554,, 2010.

·         Mohsen Sadeghi and Frédéric Noël and Khaled Hadj-Hamou. Formalization of design rules to assist conflict detection in collaborative designInternational Journal of Product Development, 10(1/2/3):123-143, 2010.

·         M. Sadeghi and F. Noel and K. Hadj-Hamou. A collaborative platform architecture for coherence management in multi-view integrated product modelingInternational Journal of Computer Integrated Manufacturing, 23(3):270-282, 2010.

·         Wits W. and Noel F. and Masclet C. Exploring the Potential of 3D Visualization Techniques for Usage in Collaborative Design, 1st CIRP Design Conference, Corée, République De, 25/3/2011.

 



mise à jour le 2 mai 2013

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