Gestion des contraintes dans la résolution de problèmes de conception

par Françoise Darses

Thèse de doctorat en Psychologie cognitive

Sous la direction de Jean-Michel Hoc.

Soutenue en 1994

à Paris 8 .

mots clés

• Sciences cognitives
• Résolution de problème
• Ergonomie
• Psychologie cognitive
• Conception assistée par ordinateur

Résumé

On connaît bien certains des processus cognitifs invoqués dans l'activité de conception : mise en œuvre de plans descendants, organisation opportuniste de la résolution du problème, transformations des représentations de l'artefact au sein d'une hiérarchie d'abstraction, évocation de schémas et réutilisation de solutions analogues. La gestion de contraintes est également un processus crucial de l'activité de conception, mais on connaît mal encore ses conditions de mise en œuvre et son rôle dans la résolution du problème. Cette recherche précise les représentations qui sont associées à la contrainte et les traitements qui lui sont appliqués. Une investigation expérimentale conduite dans le domaine de la conception de réseaux informatiques met en évidence qu'il est utile de formaliser la contrainte comme une relation de dépendance entre paramètres de l'artefact. On montre que les deux tiers des variables des protocoles sont impliquées dans l'expression de contraintes. Les concepteurs manipulent essentiellement deux types de contraintes : (i) des contraintes qui prennent naissance dans les données initiales du problème et qui génèrent des traits structurels ou physiques de l'artefact (environ 40% des contraintes); (ii) des contraintes qui mettent en relation les traits de solution structurels ou physiques entre eux (environ 25%). On fait apparaître que les contraintes sont presque toutes organisées en réseaux dont la complexité excède rarement une dizaine de contraintes. Ces réseaux sont structurés en faisceaux convergeant directement de la formulation des spécifications initiales vers la particularisation d'un trait structurel de l'artefact. On montre par ailleurs que la satisfaction des contraintes est généralement immédiatement réalisée. Le choix de la valeur d'une contrainte est arrêté de plusieurs façons : (i) le domaine de valeurs est préalablement réduit par le jeu de contraintes. . .

Titre traduit

Constraint management in design problem solving

Résumé

Many cognitive processes involved in design activity are now well-known : top-down planning, opportunistic process, artefact representation changes within an abstraction hierarchy, schemata evocation and analogical solution reuse. Constraint management is also a crucial process in design, but its role and the way that it is brought into play must be further investigated. This PhD dissertation studies the mental representations which are attributed to the constraints and the way they are implemented. An experimental investigation in the domain of computer network design has stressed that it is worth to formalize the constraints as a relationship between the parameters of the artefact. It has been pointed out that 2 3 of the protocol variables are involved in constraints. Designers essentially use two different types of constraints: (i) constraints which come from the initial problem specifications and generate structural or physical parameters of the artefact (around 40% of the whole constraints set); (ii) constraints which link structural or physical parameters of the artefact together (around 25% of the whole constraints set). It appears that constraints are organized in networks, whose complexity is rarely beyond ten arcs. These networks are almost all organized as convergent beams, arising from various initial specifications and ending at a physical specification of the solution. It is also pointed out that constraint satisfaction is usually realized as soon as the constraint is formulated. The choice of the constraint value is done in many different ways: (i) the constraint domain is reduced beforehand through the use of implicit constraints bounded to the considered constraint. . .