A knowledge representation framework for the design and the evaluation of a product variety
Un cadre de modélisation pour la représentation de la connaissance à l’aide de la conception et l’évaluation de variétés de produits
Abstract
The product variety design is an essential process in order to deal with the flexibility
requested by the mass-customisation. During the product variety stage, customers and expert are
involved in the definition of the best variety. Therefore a deep understanding of the links between
knowledge coming from the customer domain, product domain and process domain is needed. In this
thesis the research focus is on the formalisation of this knowledge. Indeed, even if many efforts are
present in the knowledge representation literature, logics are always used to build these links. But
appropriate reflections about the use of logics can lead to recognise the risk of ambiguity of the
representations, i.e. more than one interpretation of the same represented object are possible. This
ambiguity would make the represented knowledge not appropriate for the product variety design. In
this work, we propose a framework for the knowledge representation based on the anti-logicism. Since
the samples of anti-logicist systems (e.g. multi-agents, robots) have shown an intelligent behaviour
without a representation based on logics, we use the principles the anti-logicism to propose our
knowledge representation framework. A knowledge representation framework that allows to connect
the customer requirements to the manufacturing process parameters is proposed. The core feature of
the models based on this framework is the non-ambiguity. Indeed, each piece of knowledge that
composes the model can be interpreted in one unique way. This feature allows the perfect
collaboration between customer, product engineers and process engineering during the variety design
stage. Once the pieces of knowledge coming from different domains are integrated in one model, the
framework explains how to generate alternatives of product-process variety by starting from a given
customer set. Finally a criterion to compare the different generated alternatives of product-process
variety is proposed. A method to instantiate the framework on a 3D CAD has been developed.
Moreover, a prototype that uses the knowledge model along with a mathematical solver to propose the
best variety has been developed. The impact of the framework on the selection process and on the
design process of a customisable product (i.e. water coil) is tested. The test of the instantiation and
the prototype allows to show the advantages and the limit of the proposals.
La conception de variété (ou diversité) de produit est un processus essentiel pour atteindre
le niveau de flexibilité requis par la personnalisation de masse. Pendant le processus de conception
de la variété, les clients et les experts sont impliqués dans la définition de la meilleure solution. Par
conséquent, la compréhension des liens entre les connaissances provenant de ces différents
domaines, i.e. client, produit, processus est devenue nécessaire. Dans cette thèse, nous nous
intéressons en particulier à la formalisation de ces connaissances. En effet, même si plusieurs efforts
ont étés accomplis dans le domaine de la représentation de la connaissance, la pensée logiciste (i.e.
utilisation de méthode à base de logiques formelles) reste la base de la majeure partie des travaux sur
la formalisation de la connaissance. Des réflexions appropriées sur l’utilisation des logiques peuvent
montrer les risques d’ambiguïté de la représentation: l’utilisation de la logique conduit souvent à une
représentation sujette à plusieurs interprétations, i.e. une représentation ambiguë. Une représentation
avec cette caractéristique ne répond pas à l’exigence de bien comprendre les liens entre les
différentes connaissances impliquées dans la conception de la variété. Notre travail s’intéresse, donc,
au développement d’un cadre de modélisation de la connaissance de conception basé sur l’antilogicisme.
Les travaux sur les systèmes développés à partir des principes de cette école de
représentation de la connaissance montrent à travers des applications concrètes dans les domaines
de la robotique ou des systèmes multi-agents que les comportements intelligents peuvent être
obtenus sans une représentation de la connaissance basée sur les logiques. Ce cadre permet de
développer une variété de produit-processus à partir d’une clientèle définie au départ. Finalement, un
critère pour comparer les différentes alternatives de variété générées est aussi proposé. Une méthode
pour instancier le cadre de modélisation sur un logiciel de CAO 3D a été développée. De plus, un
prototype pour utiliser les modèles de connaissance avec un solveur mathématique a été conçu et
développé. Les propositions ont été testées sur un cas d’étude industriel, i.e. batterie froide d’un
appareil de réfrigération. Ce test a permis de discuter les avantages et les limites de nos propositions.
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