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TTGGÈÈSSEE

En vue de l"obtention du

DOOCCTTOORRAATTDDE

E LL UU NN II VV EE RR SS II TT DD EE TT OO UU L L OO UU SS EE D élivré par Institut National Polytechnique de Toulouse

Discipline ou spécialité :

Systèmes Industriels

Présentée et soutenue par Cédrick BELER

Le14 novembre 2008

Titre Modélisation générique d"un retour d&expérience cognitif

Application à la prévention des risques

JURY Jean-Pierre Bourey, Professeur des Universités, EC de Lille - Rapporteur Thierry Denoeux, Professeur des Universités, UT de Compiègne - Rapporteur Stéphane Ducasse, Directeur de Recherche, INRIA de Lille - Examinateur (Président du Jury) Bernard Comet, MEDES Toulouse, Responsable du projet SUP - Examinateur Laurent Geneste, Professeur des Universités, ENIT - Examinateur Xavier Desforges, Maître de Conférences, ENIT - Examinateur

Ecole doctorale : Ecole Doctorale Systèmes

Unité de recherche : Laboratoire Génie de Production, ENI de Tarbes

Directeur(s) de Thèse : Laurent Geneste

Rapporteurs : Jean-Pierre Bourey, Professeur des Universités, EC de Lille Thierry Denoeux, Professeur des Universités, UT de Compiègne Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 1

Remerciements!

uand vous verrez la lumière au bout du tunnel, priez pour que ce ne soit pas le train (Daniel Lemire).

Je tiens tout d"abord à remercier mes encadrants de thèse sans qui rien n"aurait été possible : M.

Laurent Geneste, directeur de thèse et M. Xavier Desforges, encadrant de thèse. J"ai particulièrement

apprécié travailler avec eux, que ce soit pour leurs qualités humaines et scientifiques, leurs disponibilités

mais aussi et surtout pour bonne humeur permanente et ce, du début à la fin de la thèse. J"ai vraiment

énormément apprécié travailler et évoluer dans ces conditions. La thèse est avant tout un travail

personnel mais il est clair que sans eux, je n"aurai pu mener à terme ce travail de longue haleine. J"ai

aujourd"hui acquis confiance en mes capacités de chercheur et je leur en suis également très

reconnaissant.

J"associe à ces remerciements, Daniel Noyes, directeur du Laboratoire Génie de Production (LGP) de

l"ENI de Tarbes (ENIT) qui m"a accueilli depuis le DEA en septembre 2003, ainsi que tous les membres

du laboratoire et de l"ENIT. La cordialité des échanges m"a permis de toujours me sentir à l"aise dans ce

cadre, ce qui indéniablement a joué dans mon intégration dans le milieu de la recherche. Je remercie

également Germain Lacoste, directeur de l"ENIT, qui m"a accepté dans son établissement. Merci aux

doctorants, compagnons d"infortune, avec qui nous partagions nos doutes, désillusions, frustrations

classiques de thésard. Merci plus particulièrement à Alex, Benoît, Eric, François, Paul, Raymond,

Roberta, Simon, Toufik, Valentin...

J"adresse également mes remerciements aux personnes qui ont accepté de participer à mon jury de

thèse : !M. Thierry Denoeux, professeur à l"Université Technologique de Compiègne et M. Jean-Pierre

Bourey, professeur à l"Ecole Centrale de Lille, qui m"ont fait l"honneur d"être rapporteurs de ma

thèse,

!M. Stéphane Ducasse, directeur de recherche à l"INRIA de Lille, pour avoir accepté de présider ce

jury,

!M. Bernard Comet, médecin et directeur du MEDES à Toulouse et chef du projet du projet européen SUP, pour avoir accepté de participer à ce jury en tant qu"éxaminateur.

Je remercie aussi énormément la communauté des Smalltalkers, entre autre l"ESUG (Européean

Smalltlak User Group) et en particulier M. Noury Bouraqadi, M. Stéphane. Ducasse et M. Serge

Stinckwitch. Le LGP n"étant pas un laboratoire d"informatique, leur soutien m"a permi de ne jamais me

sentir isolé. Grace à eux, j"ai pu participer aux conférences ESUG et autres Smalltalk party francaise.

Cette communauté, bien que petite en nombre, regroupe des gens talentueux dont la disponibilité est

remarquable.

De facon plus personnelle, je tiens à remercier M. Raymond Houé. Bien que supporter de l"OM, j"ai

beaucoup apprécié partager mon bureau avec Raymond. Nos discutions et débats, parfois houleux,

portaient aussi bien sur des problématiques scientifiques (en particulier sur la modélisation au sens

large) mais aussi sur des sujets de la vie de tous les jours. Je regrette juste qu"il ne m"ait pas accompagné

dans la découverte de Smalltalk ! Quoi qu"il en soit, je pense que nous constituions un centre de

ressources et de conseils apprécié dans le laboratoire, à savoir le CRCGCL (Centre de Ressources et de

Compétences Gadget et Conseils Logiciels) qui est en rapport avec toutes choses à la fois inutiles et donc

totalement indispensables de la vie de tous les jours ! A quand un tel axe dans le laboratoire... Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 2

A ces remerciements personnels, j"associe Agnès Letouzey, voisine de bureau qui a toujours été

présente pour m"accompagner dans les pauses café. Elle est d"ailleurs devenue la fournisseuse officielle

des pastilles dont je tairai la marque. Elle fut d"un soutien considérable pour juguler la mauvaise foi

inévitable du supporter marseillais précédemment cité ! Aussi, comment ne pas remercier Roberta

Affonso, doctorante et voisine du bureau dont le charme et la gentillesse m"ont accompagné depuis le

DEA jusqu"à la fin de la thèse. Nos commentaires sur NS sont des moments que je retiens parmi tant

d"autres. De même, je remercie M. Bernard Grabot, membre d"honneur du CRCGCL, à la fois pour sa

bonne humeur permanente et pour tous les échanges hors-cadre universitaire que nous avons pu avoir.

Je ne saurais terminer ces remerciements sans citer mes proches. Merci à tous de m"avoir soutenu

durant ces longues années et surtout de ne jamais m"avoir reproché mon indisponibilité grandissante.

Un grand merci à ma famille, mes amis de Tarasteix et à toi Danielle pour m"avoir supporté (dans tous

les sens du terme)... Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 3

Table!des!matières!

Remerciements ...............................................................................................................

.................. 1 Table des matières ........................................................................ .................................................... 3 Introduction Générale........................................................................ .............................................. 5

Chapitre I Le retour d"expérience, une gestion des connaissances centrée sur l"expérience 9

I.1. Gestion des Connaissances........................................................................ ....................10

I.1.1. Connaissance et transmission du savoir................................................................................10

I.1.2. Outils et technologies de la connaissance..............................................................................13

I.1.3. Gestion incrémentale des connaissances...............................................................................16

I. 2. Retour d"expérience........................................................................ ................................18

I.2.1. Origines et influences..............................................................................................................18

I.2.2. Terminologie et définitions ....................................................................................................19

I.2.3. Mise en oeuvre du retour d"expérience...................................................................................22

I.2.4. Les grandes classes du retour d"expérience............................................................................24

I.2.5. Architecture générique............................................................................................................26

I. 3.

Chapitre II

Modélisation des expériences........................................................................

........33

II.1. Représentation des connaissances........................................................................

........34

II.1.1. Approches basées sur la logique.........................................................................................34

II.1.2. Approche basée sur les frames............................................................................................36

II.1.3. Approches hybrides de représentation des connaissances...............................................37

II.1.4. Représentation " orientée objet » des connaissances........................................................40

.2. Modélisation de l"incertitude........................................................................

.................43

II.2.1. Contexte de la représentation incertaine ..........................................................................43

II.2.2. Le modèle des croyances transférables..............................................................................48

.3. Modèle hybride objet croyance de l"expérience.............................................................59

II.3.1. Un formalisme hybride objet incertain..............................................................................60

II.3.2. Formalisation du contexte..................................................................................................63

II.3.3. Formalisation de l"analyse..................................................................................................66

II .4. Synthèse........................................................................

Chapitre III Exploitation, recherche et comparaison d"expériences........................................71

III.1. Du RàPC au retour d"expérience........................................................................

............71

III.1.2. Le RàPC objet et flou...........................................................................................................74

III.1.3. Similarité, origine et calcul.................................................................................................75

I.2. Similarité attributs-valeurs et objet ........................................................................

......77

III.2.1. Similarité attribut-valeurs uniforme..................................................................................77

III.2.2. Décomposition similarité locale/globale............................................................................78

III.2.3. Fonction d"agrégation et modèle de poids.........................................................................78

III.2.4. Mesure de similarité locale pour les attributs numériques...............................................80

III.2.5. Mesure de similarité locale pour les listes de valeurs........................................................81

III.2.6. Mesure de similarité locale pour les taxonomies...............................................................82

III.2.7. Mesure de la similarité entre objets...................................................................................83

I.3. Similarité des ensembles........................................................................

........................85

III.3.1. Similarité ensembliste sans connaissance sur les éléments..............................................85

III.3.2. Similarité ensembliste avec connaissance sur les éléments..............................................86

III.3.3. Similarité d"attribut multi-valués.......................................................................................88

I.4. Similarité sur la base de représentations incertaines...................................................90

III.4.1. Similarité et théorie des possibilités..................................................................................90

Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 4

III.4.2. Similarité de fonctions de masses......................................................................................92

III.4.3. Similarité de distribution de croyance avec connaissance de similarité entre éléments.95

III.

5. Evaluation de la similarité d"expériences......................................................................98

III.5.1. Agrégation de descripteurs simples ...................................................................................99

III.5.2. Généralisation par récursivité pour les descripteurs objet............................................ 103

III.5.3. Prise en compte des analyses........................................................................................... 105

III.

6. Synthèse........................................................................

Chapitre IV

Extraction de connaissance Indication du risque...............................................111

IV.1. Définition générale du risque ........................................................................

..............111

IV.1.1. Formulation générale du risque ...................................................................................... 111

IV.1.2. Vision causes conséquences............................................................................................. 112

IV.1.3. Une modélisation imparfaite et subjective..................................................................... 112

IV.1.4. Les différentes classes de risques.................................................................................... 113

IV.2

. Hiérarchisation du risque........................................................................

.....................113

IV.2.1. Notion de gravité et pyramide des risques ..................................................................... 114

IV.2.2. Les référentiels de risque................................................................................................. 116

IV.2.3. Synthèse ........................................................................................................................... 118

IV.3 . Proposition d"une mesure du risque par retour d"expérience cognitif ......................119

IV.3.1. Association entre expérience cognitive et risque ........................................................... 119

IV.3.2. Construction de la mesure............................................................................................... 121

IV.3.3. Algorithme d"extraction de la mesure du risque............................................................. 121

IV.4 . Synthèse........................................................................

Chapitre V Application générique de retour d"expérience....................................................125

V.1.

Une implémentation dirigée par le modèle de l"expérience.......................................125

V.2.

Vue d"ensemble des applications de retour d"expérience...........................................128

V.2.1. Architecture client serveur web....................................................................................... 128

V.2.2. Persistance et traitement de l"information..................................................................... 130

V.2.3. Principe des applications et cas d"utilisation.................................................................. 130

V.3.

Modélisation générique........................................................................

........................132

V.3.1. Patterns ............................................................................................................................ 132

V.3.2. Framework........................................................................................................................ 135

V.3.3. Les approches Meta.......................................................................................................... 137

V.4.

Modélisation et implémentation........................................................................

.........139

V.4.1. Choix d"implémentation.................................................................................................. 139

V.4.2. Modèle applicatif du retour d"expérience ....................................................................... 145

V.5.

Application à la sécurité en montagne ........................................................................

146

V.5.1. Le projet SUP.................................................................................................................... 146

V.5.2. Application réalisée.......................................................................................................... 148

V.5.3. Synthèse sur le projet SUP............................................................................................... 151

Conclusion Générale........................................................................ .........153 Table des figures ........................................................................ Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 5

Introduction!Générale!

Depuis plusieurs années les entreprises sont incitées à mettre en place des démarches qualité afin de

mieux garantir la satisfaction de leurs clients. Dans ces démarches, l"objectif d"amélioration continue est

primordial et constitue d"ailleurs un aspect central de la famille de normes ISO 9000 maintenue par

l"organisation ISO (International Organization for Standardization). Il se concentre sur l"amélioration

de la satisfaction du client au moyen d"améliorations incrémentales des produits, des services et des

processus. Une des sources d"amélioration réside dans la capacité, pour l"entreprise, à résoudre les

problèmes qui la touchent de manière structurée et systématique en organisant un processus de

résolution de problème . Ce processus est initié lorsqu"un événement négatif (c"est-à-dire ayant un

impact négatif sur le client ou sur l"entreprise) se produit. Il vise à analyser et résoudre le problème

courant (aspect curatif) et à en éviter une nouvelle occurrence (aspect préventif).

Différents processus de résolution de problèmes standardisés ont été élaborés et sont implantés

dans les entreprises. L"un des plus connu est sans doute le processus Plan-Do-Check-Act (PDCA),

également connue sous le nom de " Roue de Deming ». D"autres méthodes sont également largement

utilisées comme : 8 Disciplines ou 8 Do (8D) également appelée TOPS (Team-Oriented Problem

Solving), Six Sigma ou DMAICS (Define, Measure, Analyze, Improve, Control and Standardize), 7-step...

Les activités principales dans ces processus sont : !la formation d"une équipe de résolution de problème, !la description et l"évaluation de la criticité de l"événement, !l"analyse de l"événement par des experts afin d"en rechercher les causes racines, !la validation de cette analyse par des actions appropriées, !la proposition d"une solution au problème et la mise en oeuvre de cette solution curative),

!la suggestion d"actions pour éviter une nouvelle occurrence du problème (solution préventive,

leçons apprises, etc.).

Les processus de résolution de problème sont, en général, assez lourds à mettre en oeuvre et ne sont

souvent déclenchés que pour la résolution de problèmes complexes (nécessitant un niveau d"expertise

élevé) et critiques (ayant un impact très négatif sur le client ou l"entreprise). Pourtant, l"un des défauts

majeurs de ces processus réside dans l"impossibilité, a priori, de réutiliser la connaissance engagée pour

la résolution d"un problème passé en particulier celle des experts en phase d"analyse. La capacité à

capitaliser et à réutiliser cette connaissance " en action » constitue ainsi un moyen puissant

d"optimisation du processus de résolution de problème. Nous qualifions d"expérience le fragment de

connaissances capitalisées lors du travail des experts pour la résolution d"un problème et de retour

d"expérience le processus qui permet d"organiser la capitalisation et l"exploitation de ces expériences.

Nous avons analysé la nature des informations produites lors de l"application des démarches

classiques de résolution de problème afin d"identifier les invariants et les aspects divergents. La

synthèse de cette analyse est représentée sur le schéma de la

Figure Introduction. Nous pouvons

constate

r que toutes les méthodes font intervenir quatre grandes catégories d"informations : le

contexte, l"analyse, les solutions et les leçons apprises. Le contexte correspond à la description du

problème et consigne les informations sur le lieu et la date d"occurrence, sur le produit concerné, sur le

client, sur les observations de terrain... L"analyse intègre tous les éléments étudiés lors de la recherche

des causes racines : cette analyse peut être structurée, sous forme d"arbre des causes par exemple, et

peut impliquer des actions de validation des causes racines proposées par les experts. Les solutions

sont proposées au cours du processus de résolution de problème. La démarche 8D prévoit, par exemple,

la mise en place d"actions qualifiées de conservatoires permettant de limiter les conséquences du

problème et d"actions correctives permettant de corriger le problème. La rubrique leçons apprises

Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 6

correspond aux enseignements généraux tirés de l"expérience (et, le cas échéant, d"autres expériences

antérieures) sous la forme, par exemple, d"actions préventives permettant d"éviter une nouvelle

occurrence du problème. Figure Introduction - Correspondance entre méthodes de résolution de problèmes et retour d"expérience

Le retour d"expérience peut également être perçu comme un support de capitalisation et

d"exploitation de connaissances expertes et constitue ainsi une alternative pragmatique aux approches

basées sur une modélisation conceptuelle des connaissances (outils de type CommonKADS par exemple

(Schreiber et al., 1994) qui nécessitent de longues phases de modélisation, de mise en oeuvre et de suivi

des modèles de connaissances.

En effet, la gestion des connaissances est aujourd"hui devenue une priorité pour les entreprises et les

organisations. Elle vise à éliciter le capital immatériel détenu par les différents acteurs en vue, d"une

part, de permettre une meilleure efficacité dans la réalisation des processus et, d"autre part, de faciliter

la transmission du savoir et de l"expertise des acteurs. Ces préoccupations sont aujourd"hui très

importantes dans un contexte continuellement changeant où le turn-over des acteurs est une réalité

omniprésente. Les approches conceptuelles et les outils classiques de gestion des connaissances sont

souvent assez lourds à mettre en oeuvre et, en particulier, ils demandent un investissement important.

Ce type d"approche est dit " descendant » car la connaissance est modélisée de manière générale puis

appliquée en contexte. Il existe aussi des approches plus pragmatiques, dites opérationnelles, dont

l"objectif est avant tout la collecte de l"information et non son traitement de manière automatisée par

un outil informatique (par exemple les approches de type gestion électronique de documents).

L"approche par retour d"expérience est située entre ces deux pratiques de gestion des connaissances. Il

s"agit selon nous d"une approche pragmatique et opérationnelle de gestion des connaissances qui vise à

collecter des les expériences, c"est-à-dire des fragments de connaissances, qui sont des représentations

structurées d"un événement ou d"un fait passé auxquelles sont associés des éléments d"analyse ou des

descriptions des solutions apportées. Le retour d"expérience peut être perçu comme une approche de

gestion des connaissances ascendante, partant d"une information factuelle structurée et analysée pour

aboutir à des connaissances plus générales qui pourront être réutilisées par la suite.

Toutefois, la mise en oeuvre d"un processus de retour d"expérience performant dans une entreprise

nécessite une réflexion approfondie sur la manière de capitaliser les expériences et sur les moyens de les

réutiliser. Le premier point (capitalisation des expériences) pose le problème de la caractérisation de la

nature des informations contenues dans l"expérience (contexte, analyse des experts, solutions...) et de la

structuration de cette expérience. Le deuxième point pose le problème de la réinjection des expériences

et des connaissances capitalisées ainsi que de la définition d"outils adaptés. Modélisation générique d"un retour d"expérience cognitif 7

Naturellement, cette problématique associée aux processus de retour d"expérience n"est pas limitée

au domaine de l"entreprise. En effet, nous devons en permanence résoudre des problèmes dans le cadre

de nos activités quotidiennes et la capacité à les résoudre de manière structurée, à partager la solution et

à anticiper le même type de problème facilite et sécurise la pratique de ces activités. Nous nous sommes

ainsi intéressés, dans le cadre du projet européen INTERREG IIIa SUP (Sécurité Urgence Pyrénées), à la

quotesdbs_dbs5.pdfusesText_10

[PDF] [PDF] Modélisation générique dun retour dexpérience cognitif - CORE

[PDF] JAPPRENDS À FAIRE LE COMPTE RENDU DUNE EXPÉRIENCE