Vers une méthodologie globale de conception et de génération semi-automatique des IHM pour les systèmes industriels - Archive ouverte HAL Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2005

Vers une méthodologie globale de conception et de génération semi-automatique des IHM pour les systèmes industriels

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Abstract

Le développement de la microélectronique depuis le début des années 70 a induit une évolution sans cesse croissante de l’automatisation. Petit à petit, le rôle de l’Opérateur Humain (OH) a évolué depuis l’action physique de commande directe des machines ou des systèmes vers des activités plus « intellectuelles » de coordination puis de supervision. A cette fin, des Interfaces Homme-Machine (IHM) ont été élaborées. Aussi, était-on tenté de penser, avec l’avènement des nouvelles générations de systèmes flexibles automatisés à outrance, que l’on allait pouvoir progressivement se passer totalement de l’OH, surtout si l’on parvenait à intégrer à la commande la détection des dysfonctionnements et les procédures de reprise (métro à pilotage automatique, pilote automatique d’avion, première génération d’ateliers d’assemblage au japon, etc.). Mais on s’est vite révisé en prenant conscience que, dans les systèmes où les pertes matérielles et notamment humaines dues aux dysfonctionnements sont importantes, l’OH demeurait en fait indispensable. D’une part, l’intelligence humaine fait que celui-ci est à même d’envelopper une supervision intelligente et toujours enrichie par l’expérience. D’autre part, la présence de l’OH s’avère nécessaire pour réagir face à des situations de dysfonctionnement imprévues. Les Systèmes Homme-Machine (SHM) étaient nés. Dès lors, la conception des IHM devait être axée sur deux rôles prépondérants : •offrir à l’OH le moyen de superviser l’état de fonctionnement des principaux constituants du système, •préparer les moyens qui permettent (voire assistent) l’intervention de l’OH en cas de dysfonctionnement. L’utilisation de l’interface graphique (exclusivement ou partiellement) pour constituer le support de l’IHM s’est avérée d’un grand intérêt. En effet, les interfaces graphiques permettent des affichages diversifiés et évolutifs dans le temps. Elles permettent aussi et surtout une interaction homme-machine facile et performante qui aide l’OH dans ses réactions face aux événements imprévisibles. La conception des IHM est devenue depuis une spécialité à part entière. Cependant, jusqu’à un passé relativement récent, elle est restée axée fondamentalement sur un rôle informatif : Quel affichage en fonction de l’état du fonctionnement du système ? ; Autrement dit, le QUOI en information, le QUAND en instant et le COMMENT en forme d’affichage, alors que l’assistance possible de l’OH était reléguée au second plan. Néanmoins, l’opérateur ciblé par l’IHM est devenu au centre de la conception de celle-ci, dans la mesure où l’efficacité de l’IHM est très liée à la capacité de l’OH de capter et d’assimiler l’affichage et de réagir à travers cette interface pour piloter le système. Cette conception centrée autour de l’utilisateur (voir à ce sujet le livre intitulé User Centered System Design (UCSD) [Norman, 86]) se doit d’intégrer les enseignements et les résultats de plusieurs disciplines : -l’automatique et ses apports, entre autres, dans la modélisation du procédé, la surveillance, la coopération entre l’homme et la machine, etc., -la psychologie cognitive permettant, entre autres, la modélisation de l’opérateur humain, l’analyse et la modélisation de la « tâche » et de « l’activité » de l’opérateur humain ainsi que la détermination des besoins en information de celui-ci, -les langages de spécification et d’analyse permettant, selon la rigueur de leurs formalismes, de modéliser les tâches opérateurs, les objets de l’interface et leurs comportements, etc. Les possibilités de vérification des propriétés des modèles établis sont ici des atouts appréciables, -l’ergonomie cognitive, venant principalement en complément à la psychologie cognitive, pour la résolution des problèmes autour de la présentation de l’information à l’écran, la prise en charge des problèmes sur le plan du confort opérateur, etc., -l’informatique dans la dimension la plus large du Génie logiciel et dans certaines spécialités sous-jacentes comme les Systèmes à Base de Connaissances (SBC), les Systèmes Multi-Agents (SMA), les systèmes de diagnostic et d’assistance, etc. Toutes ces disciplines concourent à apporter des réponses à la problématique de conception des Systèmes Homme-Machine (SHM) d’une manière générale et des Interfaces Homme-Machine (IHM) en particulier. Or, force est de constater qu’à ce jour, et en dépit de l’intérêt grandissant, aucune des approches publiées dans la littérature ne couvre le processus de conception/réalisation d’une manière complète et intégrée. Chacune se focalise sur une partie de la problématique. Un groupe de chercheurs s’est concentré sur l’étude des aspects ergonomiques. Un autre s’est focalisé sur les aspects d’analyse de la tâche humaine. D’autres chercheurs ont étudié l’intégration des outils formels dans le processus de spécification. En outre, peu de travaux se sont intéressés aux spécificités des systèmes industriels complexes. Les travaux présentés ici ont été motivés, précisément, par l’objectif de contribuer à l’élaboration d’une approche globale de conception et de génération semi-automatique des Interfaces Homme-Machine (IHM). Une approche dont le souci majeur est d’offrir au concepteur une démarche complète et intégrée, supportée par des outils informatisés et prenant en considération, d’une manière explicite, les facteurs d’interaction homme-machine. Une telle approche doit s’attacher à soulever et résoudre les points principaux suivants : -Proposer une modélisation, orientée IHM, du SHM en question. Dans une approche du type MBD (Model Based Design), cette modélisation doit constituer la base de départ aux différentes étapes devant aboutir à la génération semi-automatique de l’interface. Les tâches opérateurs devraient s’en dégager clairement. -Identifier les tâches opérateurs et les analyser afin de déduire les Besoins Informationnels des Opérateurs (BIO). Il y a lieu de distinguer les tâches de surveillance et celles de diagnostic. Au cours d’une tâche de diagnostic, l’OH est soumis à une forte charge de travail et à un niveau de stress important. Une assistance s’avère nécessaire pour l’aider dans l’accomplissement de sa tâche. Cette assistance passe par des BIO adéquats au contexte, présentés au bon moment et sous la forme appropriée. -Déduire les objets qui composent l’interface en fonction des BIO obtenus. -Utiliser des techniques formelles pour spécifier l’interface, ses objets graphiques et leurs comportements. -Valider théoriquement les spécifications avant de procéder à la génération effective de l’interface. -Utiliser des outils informatisés basés sur les recommandations ergonomiques pour spécifier graphiquement les objets déduits de l’interface. Des critères spécifiques définis au niveau de ces recommandations doivent garantir une ergonomie de présentation et de dialogue. -D’une façon générale, assister le concepteur de l’interface tout au long des différentes étapes de l’approche avec des outils informatiques. Le passage délicat de la conception à la réalisation est crucial. En effet, les méthodes issues de la conception n’indiquent pas toujours comment implémenter les interfaces. Ce mémoire d’habilitation se situe dans cette mouvance pluridisciplinaire. J’y synthétise mes contributions au domaine de l’interaction Homme-Machine. C’est le résultat d’un travail d’équipe mené depuis 1995 au sein des laboratoires LIP2, de la faculté des sciences de Tunis, et le LAMIH de l’université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, Le premier chapitre s’intitule « De la conception des IHM ». Il aborde les questions de la conception et génération semi-automatique des IHM dans les systèmes industriels complexes. En fait, mes investigations sur cette thématique ont démarré bien avant l’année 1995, précisément à partir de 1988 quand j’ai commencé la préparation de ma thèse de doctorat de l’université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis soutenu en 1992. Entre 1997 et 2004, j’ai co-encadré, sur cette thématique, les travaux de Mme Meriem Riahi entrant dans le cadre de la préparation de son mémoire de DEA intitulé « Spécification formelle des interfaces homme-machine : application au cas du contrôle des procédés industriels » (soutenu en novembre 1997), puis dans le cadre de la préparation de sa thèse de doctorat intitulée « Contribution à l’élaboration d’une méthodologie de spécification, de vérification et de génération semi-automatique d’interfaces homme-machine : Application à l’outil Ergo-Conceptor+ » (soutenue en Septembre 2004). Le second chapitre s’intitule « Contributions aux méthodologies de conception des IHM ». J’y synthétise mes propositions en situant leurs apports nouveaux relativement aux travaux et résultats obtenus dans ce domaine de recherche. Le troisième chapitre s’intitule « Taxonomie de spécification des systèmes interactifs ». L’accent est mis, ici, sur les apports des méthodes semi-formelles et formelles dans la spécification des systèmes interactifs d’une manière générale et des IHM en particulier. De 1999 à 2001, j’ai co-encadré, sur cette thématique, les travaux de Mme Nawel Khelil entrant dans le cadre de la préparation de son mémoire de DEA intitulé « Modélisation sûre des tâches interactives dans les interfaces homme-machine » (soutenu en octobre 2001). Le quatrième chapitre s’intitule « Contributions au domaine de la spécification formelle des systèmes interactifs ». J’y développe une technique de modélisation, au moyen des RdP Synchronisés, appliquée à la spécification de l’interaction homme-machine, à la spécification du dialogue homme-machine et enfin à la vérification des propriétés de l’interface. L’utilisation, dans la conception des IHM, d’outils mettant en oeuvre des guides de style (Tools For Working With Guidelines) fait l’objet du cinquième chapitre intitulé « Contributions à la spécification et à la génération semi-automatique des IHM ». J’y aborde, en particulier, l’intérêt de la mise en œuvre, à ces fins, de l’approche des Systèmes à Bases de Connaissance (SBC). Le dernier chapitre, intitulé « Travaux en cours et perspectives », tire les conclusions générales des travaux effectués et suggère un certain nombre de prolongements utiles. J’y expose, notamment, les orientations qui suscitent mon intérêt dans mon projet de recherche actuel, comme la prise en compte du temps, la conception des IHM plastiques et l’expérimentation de l’approche Systèmes Multi-Agents (SMA) dans la spécification et la génération en temps réel des IHM. Sur cette dernière problématique, j’ai déjà encadré les travaux du mémoire de stage de DEA de Mme Sonia El Béji, intitulé « Apports des Systèmes Multi-Agents dans la spécification et la génération des interfaces graphiques », soutenu en septembre 2003. Des travaux de thèse portant sur la conception des IHM plastiques viennent de démarrer.
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tel-01954655 , version 1 (13-12-2018)

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  • HAL Id : tel-01954655 , version 1

Cite

Faouzi Moussa. Vers une méthodologie globale de conception et de génération semi-automatique des IHM pour les systèmes industriels. Informatique [cs]. Faculté des Sciences Mathématiques, Physiques et Naturelles de Tunis. Université de Tunis El Manar, 2005. ⟨tel-01954655⟩
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