Interactions Homme-Machine dans un environnement cyber-physique augmenté : vers une heuristique de conception d'environnements collaboratifs capacitants pour l'industrie du futur - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Human-Machine Interactions in an augmented cyber-physical environment : towards a heuristic for the design of enabling collaborative environments for the industry of the future

Interactions Homme-Machine dans un environnement cyber-physique augmenté : vers une heuristique de conception d'environnements collaboratifs capacitants pour l'industrie du futur

Résumé

The digital transition brought about by the emergence of concepts such as the Industry of the Future is intended to make the production apparatus more flexible and more efficient. Alongside this transition, societal and environmental issues are becoming increasingly important within industries. Human beings are in contact with more and more individuals, in an increasingly large physical and temporal space. Moreover, as the means of communication evolve, the employee is in constant interaction with a multitude of data that must be considered. The workstations of the future will be at the intersection of the physical world, where manufactured goods are designed and produced, and the virtual world, where data is transmitted for the purposes of performance, and empowerment of personnel. Amongst all the tools available to manufacturers to build the factory of the future, the immersive and interactive means of Augmented Reality (AR) systems allow individuals to navigate between the physical and virtual worlds. Proofs of concept have been developed to test the robustness of the devices against the prescribed performance. Some of these in-situ experiments have shown potential, however, it is still difficult to assess precisely where the added value for the organisation and the operator lies in the addition of AR technology. It is therefore necessary to rethink the use of the technology and to explore the human-machine union in order to better understand where the gains are to be found in the implementation of the technology. Finally, the objective is to design the collaborative work activities of the future in which the operator and the technology will form a united pair, which will contribute to the achievement of industrial performance and individual well-being.From this point of view, the project ANR: Collaboration 4.0 brings together the disciplinary fields of two laboratories: the ergonomics of the activity with the ACTé laboratory, and industrial engineering with the G-SCOP laboratory. The doctoral student from the ACTé laboratory developed specific criteria aimed at enabling the emergence of a collaborative situation known as "enabling" to obtain performance in a Man-Machine collaborative situation. For our part, we have taken up these criteria and deployed them as operational objectives for the design of a Man-Machine collaboration activity.Our research work consists, first of all, of a correlation of the ergonomic criteria of an enabling situation with the polymorphic characteristics of AR technologies. Then, we create a Human-Machine collaboration situation aiming at justifying the relevance of the criteria through an experimental study. Finally, in parallel to this study, and via an iterative process fed by experience and our reflection, we build a heuristic for the design of collaborative activities allowing, on the one hand, to characterise the collaboration between man and machine according to operational production criteria, and, on the other hand, to choose AR devices whose technological characteristics match the specificities of the designed Man-Machine collaboration situation. The experimental study carried out and the heuristic developed enable to draw up some recommendations for industrial decision-makers, who we believe that considering the criteria of an enabling collaboration situation in order to achieve the performance required in the use of AR technologies.
La transition numérique opérée par l’émergence de concepts tels que l’Industrie du futur, a pour vocation de rendre l’appareil productif plus flexible et plus performant. A côté de cette transition, les enjeux sociétaux et environnementaux deviennent de plus en plus importants au sein des industries. L’Humain est en relation avec de plus en plus d’individus, dans un espace physique et temporel, de plus en plus large. Par ailleurs, les moyens de communication évoluant, le salarié est en interaction constante avec une multitude de données qu’il convient de prendre en compte. Les postes de travail du futur seront à l’intersection entre le monde physique, où les biens manufacturés sont conçus et fabriqués, et le monde virtuel, où les données transitent à des fins de performance, d’autonomisation et de responsabilisation des personnels. Parmi tous les outils à disposition des industriels pour fabriquer l’usine du futur, les moyens immersifs et interactif que constituent les systèmes de Réalité Augmentée (RA) permettent la navigation des individus entre le monde physique et un monde virtuel. Des preuves de concept ont été élaborées afin de tester la robustesse des dispositifs à l’épreuve des performances prescrites. Certaines de ces expérimentations in-situ se sont avérées prometteuses, cependant, il est toujours difficile d’évaluer précisément à quel niveau se situe la valeur ajoutée pour l’organisation et l’opérateur dans l’adjonction d’une technologie de RA. Il faut donc repenser l’usage de la technologie et prospecter le couple Homme-Machine afin de pouvoir mieux comprendre où se situe les gains dans cette implantation de la technologie. Finalement, l’objectif consiste à concevoir les activités de travail collaboratifs du futur dans lequel l’opérateur et la technologie formeront un binôme réuni, qui concourront à l’obtention de la performance industrielle et au bien-être individuel.Dans cette optique, le projet ANR : Collaboration 4.0 réunit les champs disciplinaires de deux laboratoires : l’ergonomie de l’activité avec le laboratoire ACTé, et le génie industriel avec le laboratoire G-SCOP. Le doctorant du laboratoire ACTé a procédé à l’élaboration de critères spécifiques visant à permettre l’émergence d’une situation de collaboration dite capacitante d’obtention des performances en situation de collaboration Homme-Machine. De notre côté, nous avons repris ces critères pour les déployer en objectifs opérationnels de conception d’une activité de collaboration Homme-Machine.Nos travaux de recherche consistent dans un premier temps, en un travail de corrélation des critères ergonomiques d’une situation capacitante avec les caractéristiques polymorphiques des technologies de RA. Ensuite, nous créons une situation de collaboration Homme-Machine visant à justifier la pertinence des critères grâce à une étude expérimentale. Enfin, en parallèle de cette étude, et via un processus itératif alimenté par l’expérience et notre réflexion, nous bâtissons une heuristique de conception des activités de collaboration permettant d’une part, de caractériser la collaboration entre l’homme et la machine suivant des critères opérationnels de production, et d’autre part, de choisir les dispositifs de RA dont les caractéristiques technologiques concordent avec les spécificités de la situation de collaboration Homme-Machine conçue. L’étude expérimentale menée et l’heuristique élaborée permet de rédiger quelques préconisations à l’attention des décideurs industriels qui, selon nous, doivent considérer les critères d'une situation collaborative capacitante afin d'obtenir les performances requises lors de l'utilisation des technologies de RA.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04021643 , version 2 (09-03-2023)
tel-04021643 , version 1 (16-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04021643 , version 2

Citer

David Basle. Interactions Homme-Machine dans un environnement cyber-physique augmenté : vers une heuristique de conception d'environnements collaboratifs capacitants pour l'industrie du futur. Interface homme-machine [cs.HC]. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2022. Français. ⟨NNT : 2022GRALI079⟩. ⟨tel-04021643v2⟩
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