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Conception Intégrée.
Interopérativité des méthodes :
AF, QFD, AMDEC dans le cadre du projet PIRAMID.
Carmen Martin, Jean-Claude Bocquet - Laboratoire
Productique Logistique - (Thèse à lADEPA)
Ecole Centrale - Paris Grande Voie des Vignes - 92295 Châtenay-Malabry
(France)
Résumé
La richesse et l'efficacité
des recherches en productique ont permis de mettre au point un grand nombre
d'outils utiles au concepteur pour appréhender les différentes
phases de son projet. La question n'est donc plus maintenant de savoir
si les outils existent mais concerne plutôt la bonne utilisation
de ceux-ci.
Lintérêt
de ce papier est de prouver qu'une interconnexion entre ces outils peut
être trouvée dès les premières phases de la
création du produit permettant ainsi de réduire les temps
de conception. Nous cherchons également à démontrer
l'utilité de cette recherche de continuité pour éviter
des répétitions de tâches, coûteuses en temps,
provoquées par une dissociation complète des outils et des
résultats que ceux-ci sont susceptibles de fournir. Cet article
vise également à mettre en évidence que l'intégration
dans une seule et même boîte noire des différents outils
est plus efficace en terme de complétude des informations générées
et recueillies que l'addition des résultats issus des outils pris
séparément.
L'intérêt
de ce travail réside dans le développement d'une plateforme
multi-outils dont le but est la minimisation des temps de conception par
une exploitation plus judicieuse des données provenant des outils
à la disposition des concepteurs.
Abstract
The wealth and efficiency of CIM research have made possible to finalise
a lot of tools which are very useful for a designer to treat the various
phases of his project. Now the question is not to know whether the tools
exist but rather how to make most of them.
The relevance of this paper is to prove
that an interconnection between these tools can be found during the first
creation phases of the project, which permits to reducer the design duration.
We have also tried to demonstrate the usefulness
of this research for continuity in order to avoid that costly tasks caused
by a complete dissociation of tools from expected results can be presented
from happening. The aim of this article is to bring to the fore that the
integration in a simple "black box" of the various tools in
more efficient far as the completivess of the data obtained and collected
is considered, than the sum of the result of separate tools.
The relevance of this work lies in the development
of a multi-tool platform whose aim is to minimise design duration through
a more
judicious exploitation of the data obtained from the tools put at the
designers disposal.
1. INTRODUCTION
Le travail ici présenté
fait partie dun projet intitulé PIRAMID (Platform for Information
Re-use Among Methodological tools In the product Development), qui sintègre
dans le cadre du programme européen Eurêka soutenu en France
par le Ministère de lIndustrie et lANVAR. Les partenaires
français de ce projet sont : Matradatavision, TDC, Logicom et lADEPA.
Ce projet a comme
objectif doffrir une meilleure organisation du processus de conception
par la réalisation dune plateforme devant servir de base
commune à tout projet en période de gestation [4]. La multiplicité
des outils développés au cours de ces dernières années
et de leurs objectifs distants rendent le travail du concepteur difficile
pour sélectionner les supports méthodologiques nécessaires
à loptimisation de son projet sur le plan organisationnel
comme sur le plan du produit quil développe.
Notre travail est
une contribution à ce projet car lintégration proposée
resterait incomplète, sans linteroperabilité des différents
outils. Parmi la multitude doutils disponibles sur le marché
actuel, nous avons voulu centrer notre intérêt sur ceux pouvant
s'intégrer dans un macroprocessus basé sur la volonté
de considérer trois points de vue complémentaires :
Laspect fonctionnel, traité
avec la méthode de lanalyse fonctionnelle, et qui traduit
les besoins exprimés voire attendus par le client en spécifications
techniques, sous forme de fonctions.
l'aspect technique considérant les diverses solutions susceptibles
de répondre au besoin précédemment exprimé
et utilisant la méthode QFD (Quality Function Deployment ) qui
contribue dans ce cadre à l'évaluation des choix effectués
l'aspect fiabilité des produits étudié à travers
la méthode AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance de leurs
Effets et de leur Criticité)
Nous proposons d'abord dans ce papier une structuration du domaine du
processus de conception du produit Nous décrirons ensuite chacune
des méthodes énoncées précédemment
. Dans un troisième temps nous montrerons les liens entre méthodes
et les différentes logiques d'enchaînement .
2. Approche standardisée de la représentation
des méthodes de conception
Une démarche actuelle permettant de mieux
cerner le processus de conception est de décomposer celui-ci en
différents domaines faisant apparaître les objets manipulés,
les techniques utilisées et les objectifs à remplir, comme
par exemple celle que nous permet détudier le processus de
conception selon une division en trois champs : la conception, lintégration
et la communication. Chacun de ces champs peut être étudié
dun point de vue de ses objets manipulés, ses techniques
utilisées et ses objectifs à remplir concernant les différents
processus de conception.
Cette manière
dappréhender le problème nous a semblé robuste
et nous avons donc décidé de lutiliser dans nos travaux.
On pourra lire dans [8] en particulier que le processus de conception
sintègre dans un cadre quil est possible de subdiviser
en deux parties, lune abordant les problèmes intrinsèques
à la conception du processus lautre sattachant aux
stratégies de son pilotage et de sa gestion. La première
subdivision (la seule qui nous intéresse ici) est circonscrite
par la réponse à trois interrogations majeures : Que concevoir
?, Comment concevoir ?, Pourquoi concevoir ?.
L'aspect le plus épineux
et celui sur lequel nous voulons nous focaliser est sans conteste celui
qui permettra de sinterroger et dapporter des réponses
sur les façons de concevoir. Pour affiner encore la granularité
de létude, nous distinguerons dans le "comment concevoir
" les outils, les activités et les méthodes.
Nous tenons à
faire la distinction entre outils et méthodes en considérant
quune méthode peut utiliser des outils ou déboucher
sur la mise au point dun outil qui sera utilisé tel quel.
Loutil a un caractère plus concret et pour ainsi dire plus
physique quune méthode qui brasse données, supports
et modèles selon des principes et des règles moins palpables.
Une activité
peut être considérée comme un processus élémentaire
de transformation de données entre une entrée et une sortie.
En conception, les activités se comportent dynamiquement, cest-à-dire,
que les données sont une fonction du temps (temps de conception).
Dans létude
des méthodes et des outils de conception nous nous limitons volontairement
à lexamen de ceux appliqués au produit à concevoir
que lon dissocie des méthodes projet pour lesquelles le lecteur
trouvera plus de détail dans [6] Ce point de vue méthode
est capital dans le projet PIRAMID puisquil conditionne la suite
du travail. Pour chacune des méthodes qui vont suivre (A.F., QFD,
AMDEC), nous présentons un synoptique original de celles-ci résumées
sous forme synthétique par des fiches utilisant la "bête
à corne " comme mode de représentation. Lobjectif
de ces fiches est double. Dune part elles apportent une vision globale
de la méthode sous les points de vue suivants : A qui rend-elle
service ?, Sur quoi agit-elle ?, Dans quel but est-elle appliquée
?, Quelles sont les données dentrée et de sortie de
la méthode ?, Quels sont les éléments dont nous avons
besoin pour la mettre en pratique ?
Dautre part, elles doivent permettre
didentifier rapidement la nature des données susceptibles
de servir à lenchaînement des méthodes entre
elles pour permettre la réalisation dune plateforme de travail
multiméthodologique.
3. Approche du type fonctionnel et par activité des principales
méthodes de conception.
Les méthodes de conception que nous allons
commenter et celles considérées comme représentatives
dans le projet PIRAMID sont : l'analyse fonctionnelle, le QFD, et l'AMDEC.
Cette liste nest pas exhaustive et lon pourrait également
sattacher à la description dautres méthodes
également largement utilisées comme la conception à
coût objectif ou les approches qualité TQM (Total Quality
Management), TQC(Total Quality Control). Mais le but visé nest
pas ici lexhaustivité mais le principe daction que
nous cherchons à mettre en évidence.
3.1. Lanalyse fonctionnelle (AF,
CdCF)
Cette méthode permet de parvenir à
une optimisation du produit du point de vue de la satisfaction de son
utilisation. Le produit se situe dans un environnement avec lequel il
interagit, et il est alors considéré comme un système.
La méthode considère alors ce système dun point
de vue de sa finalité, et met en évidence la qualité
dun produit par lexpression de son usage.
Les principes de la
méthode, comme nous pouvons lire en [2], [7] et [9] sont la matérialisation
du produit et la mise en évidence de ses composants fonctionnels.
Son application se
déroule en trois étapes : expression et description du besoin,
définition des fonctions attendues, établissement des blocs-diagrammes
fonctionnels.
L'expression du besoin
se traduit dans le vocabulaire du produit par la notion de fonction. Trois
types de fonctions sont utilisés par la méthode : les fonctions
principales, les fonctions contraintes et les fonctions de conception.
La fiche synthèse
de la méthode, répondant aux questions formulées
précédemment apparaît sur la Fig.1 ci-dessous.

Figure 1 : Représentation
synthétique de l'Analyse Fonctionnelle
Le déroulement de cette méthode
implique de passer par les phases suivantes : Délimitation du milieu
extérieur, Détermination des phases d'utilisation, Formalisation
du besoin, Contrôle de validité.
La phase de caractérisation
du besoin et du contexte dutilisation du produit est primordiale
puisqu'elle conditionne la mise en place de ses fonctions. L'analyse fonctionnelle
sera ensuite d'autant plus simple que le besoin exprimé est clair.
Le choix de l'architecture finale sera déduit par optimisation
du degré de satisfaction global de l'ensemble des fonctions du
produit.
3.2 Le QFD
La méthode
QFD (Quality Function Deployment) permet de cibler les justes paramètres
nécessaires pour satisfaire le client, travailler sur la qualité
perçue et découvrir tôt dans le cycle de déroulement
du projet les points sensibles pour lesquels des mesures préventives
pourront et vraisemblablement devront être prises.
Daprès
les travaux de [1], [3], et [5] cette méthode permet de répondre
à trois questions : quelles sont les attentes clients à
considérer en priorité pour assurer la réussite commerciale
du produit ? , Quelles sont les réponses techniques à privilégier
? Et quelles sont les difficultés potentielles du cycle de développement
de produit ? . La réponse à ces questions est apportée
par une équipe projet formée de personnes complémentaires
réunies autour de la problématique à solutionner.
Comme son nom lindique
la méthode sappuie sur un déploiement de matrices.
La méthode QFD ne peut être déroulée sans définir
préalablement les objectifs, qui sont différents selon le
contexte et le résultat attendu : développement du produit
et mise en uvre du service, fiabilisation d'une réponse à
appel d'offres, analyse de satisfaction, mise en place d'une nouvelle
organisation,...
La fiche synthèse de la méthode
est représentée sur la Fig. 2.

Figure 2 : Représentation
synthétique du QFD
Le QFD est mené surtout en phase amont
d'un nouveau projet, à un stade où le large éventail
de choix est encore possible. La démarche consiste à traduire
la voix du client dans le langage des ingénieurs de développement.
Les principaux éléments à prendre en compte dans
ce cadre sont alors : Les critères de valeur du produit, les enquêtes
marketing, les matrices relationnelles, la sélection des paramètres
critiques.
3.3. La méthode
AMDEC - FMEA
LAMDEC utilise
les caractéristiques dun produit permettant d'instaurer un
dialogue entre plusieurs entités de l'entreprise comme le bureau
d'études, les services de design, les personnels chargés
de la réalisation, de l'industrialisation, de la commercialisation,
de la maintenance, du service après-vente,... en prenant en compte
plus précisément le triptyque produit-procédé-processus.
Des nombreux auteurs ont écrit sur cette méthode et nous
soulignons les travaux de [2] qui nous montre que l'analyse des modes
de défaillance de leurs effets et de leur criticité (AMDEC)
doit permettre au groupe d'anticiper d'éventuels aléas.
Cette réflexion conduira naturellement aux solutions techniques
ou organisationnelles destinées à faire disparaître
ou tolérer les modes de dysfonctionnement potentiels.
L'AMDEC constitue
donc un système extrêmement puissant d'aide à la conception
des systèmes. L'AMDEC permet de déterminer les points faibles
d'un système et d'y apporter des remèdes, de préciser
les moyens de se prémunir contre certaines défaillances,
de faire dialoguer les personnes concernées par un projet, mieux
connaître le système, et principalement d'étudier
les conséquences de défaillance vis-à-vis des composantes
majeures de la sûreté de fonctionnement : fiabilité,
disponibilité, sécurité, maintenabilité,...
Les principales phases d'application de la
méthode sont représentées dans la Fig. 3.

Figure 3 : Représentation synthétique de
l'AMDEC
4. Liens entre méthodes
Le présent paragraphe va sattacher
à mettre en évidence une représentation permettant
de définir des liaisons entre les méthodes de conception
que nous avons précédemment décrites. Lobjectif
est de définir une plateforme de conception guidant le concepteur
dans son travail. La connaissance des méthodes et leur situation
sur léchiquier du développement permettra en effet
dorienter la conception en disposant des fils conducteurs conduisant
à la définition du produit.
Les méthodes
de conception que nous avons présentées tendent à
se vulgariser et font désormais partie de la "boîte
à outils " des personnes en charge des études de définition.
Notre volonté nest donc pas ici de les commenter davantage.
En revanche, les liens permettant de passer dune méthode
à une autre sont mal définis et le concepteur ne dispose
pas à lheure actuelle dune vision globale et panoramique
de la disposition de ces méthodes dans la chronologie des tâches
de développement. Un travail de mise en évidence des relations
intimes ou au contraire marginales entre les méthodes permettrait
donc daméliorer certainement la rentabilité et lefficacité
du processus de conception.
Sans vouloir présager
des résultats potentiels, il semble que le chantier en cours, objet
du projet PIRAMID et dont les prémisses sont discutées ici
sera bénéfique à deux niveaux.
Dune part il devrait faciliter
le travail du concepteur qui aura une vue plus détaillée
de lenchaînement des opérations. La succession des
tâches devrait en effet être en partie déduite des
relations établies entre les méthodes et de la caractérisation
des objectifs liés à leur emploi.
Dautre part, il devrait contribuer à augmenter la complétude
du processus de conception par une meilleure intégration des données
et contraintes issues des services aval à la définition
du produit (méthodes, fabrication, maintenance, contrôle,
client,
) mais aussi par une prise en compte accrue des spécifications
mentionnées au niveau des cahiers des charges.
A ce stade nous pouvons assurer que l'expression de la logique de liens
entre les données susceptibles d'être échangées
entre les différentes méthodes va donner une robustesse
au processus de conception. Les liens entre méthodes, contribuent
ainsi à fiabiliser ce processus de conception. Dans ce papier on
sintéresse à laspect macroscopique de lenchaînement
des méthodes, donc à la mise en place des flux qui les traversent.
Il ne précise pas la nature exacte des données les constituant.
Ce travail est en cours et il fera lobjet de futurs résultats.
4.1. Le processus de conception
La définition dun bien
ou dun service nécessite de véhiculer un nombre important
de paramètres. Ces paramètres peuvent dans la majeure partie
des cas prendre plusieurs valeurs ce qui conduit naturellement à
la définition de variables de conception. Les méthodes associées
au processus de développement et plus particulièrement celles
utilisées lors de la définition du produit sappuient
sur des données initiales ou issues de traitements précédents
pour instancier elles-mêmes les variables quelles manipulent
et, ce faisant, les transformer en données réutilisables
par la suite. La Fig. 4 représente ce phénomène en
cascade.

Figure 4 : Séquencement des méthodes de conception
Lidée initiale à lorigine dun projet fait
lobjet dune étude de faisabilité technique et
commerciale qui, dans lhypothèse dune issue favorable,
conduit au démarrage du processus de conception. Le processus véhicule
des informations représentées sous forme de champs de données
Di. Chaque champ Di est un vecteur colonne dont les composantes sont les
données élémentaires dkij où k sert à
lidentification de la donnée, i représente le numéro
du champ et j désigne létape du processus ayant permis
linstanciation de la variable et sa transformation en donnée.
Les champs des variables Vi intègrent la représentation
au niveau de loutil dont lexploitation nécessitera
la connaissance des variables concernées. Chaque champ Vi est également
un vecteur colonne. Ses composantes sont les variables élémentaires
vki où, selon la même symbolique, k permet didentifier
la donnée et i correspond au numéro de la méthode
qui la requiert pour le traitement.
De même quun enchaînement
purement séquentiel, nous pouvons envisager une parallèlisation
totale, comme celle représentée dans la Fig. 5
Figure 5 : Parallélisme des méthodes de
conception
Cette nouvelle configuration considère
que les méthodes sont dédiées et indépendantes
les unes des autres. Les champs de données Di qui les approvisionnent
peuvent en revanche sintercepter. Deux méthodes peuvent en
effet nécessiter des données partiellement semblables pour
délivrer les résultats attendus après un traitement
approprié. Mais dans ce type de disposition il apparaît clairement
que les méthodes sont exploitées de manière autonome
en saffranchissant des conclusions tirées de lexploitation
des autres outils parallèles. En final, chaque méthode délivre
un champ de résultats correspondant à une partie Si (i représentant
le numéro de la méthode) du cahier des charges de conception.
Dans lesprit
de beaucoup de "spécialistes " cest ainsi que doit
être abordée la démarche de conception (strictement
séquentielle, strictement parallèle). Les méthodes
sont généralement considérées selon les spécificités
qui les caractérisent sans tenir compte de lorigine des données
nécessaires à leur utilisation. Ces dernières sont
la plupart du temps sensées être connues et la question de
leur origine nest pas souvent posée. La réflexion
se situe principalement au niveau de lapport de la méthode
sur le cahier des charges de conception.
Les méthodes sont essentiellement
décrites par leur valeur ajoutée, et font peu référence
à la disponibilité des données quelles utilisent,
cest pourtant cette disponibilité qui conditionne le processus
de conception. Ce type de raisonnement débouche sur les flux hybrides
du type de ceux de la Fig. 6.
Figure 6 : Disposition hybride des méthodes
de conception
Les chemins conduisant à la définition
dun cahier des charges de conception sont complexes et mettent en
jeu des mécanismes de réflexion quil est difficile
de décrypter. A travers lutilisation dune méthode
particulière, le concepteur se base le plus souvent sur des résultats
implicites fruits de traitements intellectuels assimilables en soi à
des méthodes. Interpréter et traduire le cheminement de
la pensée ayant conduit au choix des spécifications est
dautant moins évident que la diversité des projets,
le nombre non négligeable des méthodes et la "mollesse
" des données (tout nest pas quantifiable) compliquent
lexercice. Comme on peut le voir sur lexemple de la Fig. 6
lagencement des méthodes est tel que celles ci peuvent se
combiner selon des modes distincts. La contribution à lapprovisionnement
du cahier des charges peut nécessiter lutilisation de méthodes
enchaînées ou séparées. Le traitement de lensemble
des ramifications horizontales de larborescence mise à jour
mène à létablissement de spécifications
partielles. Ces spécifications peuvent se contredire selon les
objectifs poursuivis au niveau considéré. Un traitement
ultime intégrant des notions de priorité permettra alors
daboutir à un cahier des charges de conception lissé
combinant au mieux lensemble de toutes les contraintes et débouchant
sur un produit final optimal.
Cest par le
traitement de lindépendance de lutilisation de telle
méthode ou de tel enchaînement de méthodes que lon
peut paralléliser sur lexemple de la Fig. 6, par exemple
que la méthode 5 est indépendante de lenchaînement
des méthodes 1,2 et 3, ou bien dire que la méthode 4 est
indépendante de la méthode 1.
4.2. Schémas directeurs et principes
méthodologiques
La complexité
de mise en place de la cartographie de méthodes dont nous avons
parlé jusqualors requiert de sappuyer sur une méthodologie
générique adaptable à tout projet de développement.
Ce travail est-il viable ? Rien nest moins sûr. En effet,
les spécificités attachées aux différents
projets rendent chacun deux unique. La généricité
de la méthodologie devra donc être suffisante pour sapproprier
les paramètres propres caractérisant le projet. Le travail
devra consister à mettre tout dabord en évidence une
typologie de projets à partir de lobservation de plusieurs
combinaisons possibles dans lordre denchaînement des
méthodes. La liste des méthodes utilisables dans le projet
sera dressée. Elle nest pas limitative et peut aller au-delà
des méthodes déclarées (AMDEC, QFD, Analyse Fonctionnelle).
Lidentification
du positionnement des méthodes de conception devra nécessairement
sappuyer sur la notion de données transférées.
Cest donc à ce niveau que le travail amont de description
détaillée des outils, objets des fiches du paragraphe précédent,
prend tout son sens.
Le développement
dun produit optimal requiert de sinterroger sur un ensemble
de paramètres liés au produit et caractérisant son
utilisation bien sûr, mais aussi son mode de fabrication ou de contrôle,
son entretien et la totalité des étapes se succédant
dans le déroulement de son cycle de vie. Lensemble de ces
questions va nécessiter lutilisation de méthodes dédiées
permettant dappréhender les paramètres importants.
La méthodologie consiste donc à partir du produit ou du
projet et par un zoom arrière adapté à remonter dans
un premier temps aux données vitales et par déduction logique
dassocier dans un deuxième temps les méthodes permettant
leur obtention.
Dans la suite, nous
allons représenter de façon qualitative, la différence
des résultats obtenus à partir de deux enchaînements
de méthodes différents :
Dans le premier cas,
nous allons traiter le problème de la conception d'un produit,
avec la seule méthode QFD. Comme nous l'avons expliqué précédemment,
cette méthode nous offre un éventail des possibles solutions
techniques satisfaisant les différentes fonctionnalités
du produit. La complétude des résultats sera fragilisée
par lisolement provoqué par lutilisation dune
méthode unique.
Dans le second cas, nous proposons un enchaînement de méthodes
plus complet.
Dans ce cas, nous appliquons aussi la méthode QFD, mais elle est
précédée d'une AF qui va nous assurer que la solution
technique que la méthode QFD nous apporte, s'adapte au mieux aux
besoins des clients, formalisés grâce à cette méthode
sous forme des fonctions. Nous faisons également, une étude
de marché afin d'étudier la place de nos produits parmi
ceux de la concurrence. Enfin la réalisation d'une AMDEC, nous
permettra de prévoir les causes de défaillance de notre
produit.
Cet exemple montre que si lon part
de la base quune méthode verrouille en termes de qualité,
un champ réduit du produit (par exemple : lAF verrouille
lusage, lAMDEC verrouille le risque et le QFD verrouille les
technologies), utiliser une seule méthode ne sert à verrouiller
quun seul point de vue.
Conclusion
En partant de l'observation
qu'aujourd'hui, aucune méthode nest réellement complète
pour couvrir les différentes phases, depuis l'analyse des besoins
jusqu'à la fabrication du produit, l'idée d'une approche
intégrée, associée à la mise en place de procédures
adaptées de conception et d'industrialisation de produits pour
profiter des savoir-faire de l'entreprise, est l'élément
innovateur du projet PIRAMID.
Les caractéristiques
intrinsèques de chaque méthode délimitant leur cadre
daction avec une assez grande précision, un travail de mise
en relation devra intégrer les notions de données à
transférer et données attendues en fonction du niveau davancement
atteint dans le déroulement du processus de conception Ce travail
danalyse sera déduit de la mise en application dune
méthodologie déterminée donnant accès à
la représentation dynamique du changement détat des
techniques de conception.
Néanmoins,
la diversité des projets et des produits rend les études
distinctes et complique la mise en uvre dune plateforme de
développement unique. Un important travail danalyse doit
donc dabord être mené pour capter les éléments
spécifiques au projet en cours et adapter le panorama et lenchaînement
des méthodes et outils en conséquence.
copyright 1999
Bibliographie
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du management. 1997, pp. 626-631, V. Mondiale
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