Une approche paradigmatique de la conception architecturale des systèmes artificiels complexes

par Jean-Luc Wippler

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Dominique Luzeaux.

Le président du jury était Vincent Chapurlat.

Le jury était composé de Dominique Luzeaux, Marija Jankovic, Olivier L. De Weck, Éric Goubault.

Les rapporteurs étaient Claude Baron, Eric Bonjour.


  • Résumé

    L'architecture système cherche à se distinguer de son domaine d'origine, l'ingénierie système, en devenant un domaine émergent. Loin d'être reconnue en tant que science ou discipline à proprement parler, sa pratique est de plus en plus répandue de nos jours. Cependant, cette pratique reste encore peu formalisée et peu enseignée, faute d'un corpus de connaissances, de techniques ou de démarches établi et accessible.Notre thèse contribue à combler ce manque en proposant un paradigme de la conception architecturale des systèmes artificiels complexes. Ce dernier est construit en se basant sur des paradigmes existants, en les combinant, puis en les complétant. Il vise à doter l'architecte de systèmes artificiels complexes d'un cadre opérant, voire performatif. Il se traduit par une structuration de la démarche de conception en quatre niveaux.Un niveau dit archétypal condense les grands principes de toute démarche de conception architecturale de systèmes artificiels complexes. Ces principes sont dérivés de diverses démarches déjà appliquées, principalement à la conception de systèmes ou de produits, mais également à la conception architecturale de bâtiments.Un niveau dit général repose sur le principe d'une partition présent-futur, se différenciant en cela des approches d'ingénierie qui s'appuient traditionnellement sur une dichotomie problème-solution. L'idée prépondérante tient dans l'assentiment que lorsqu'un architecte conçoit, il ne résout pas de problèmes, mais il imagine des futurs possibles et plausibles, nécessitant qu'il perçoive le présent. Cette vision impacte directement la nature des artéfacts sur lesquels il travaille. Nous proposons ensuite d'agréger ces artéfacts en des modèles, reflétant soit sa perception du présent, soit son élaboration des futurs, évoluant suivant des processus identifiés.Un niveau dit particulier a pour objectif de permettre la narration d'une conception particulière. Nous proposons pour cela une notation de la conception. Elle s'appuie sur un certain nombre de mécanismes élémentaires, dont celui de l'enchaînement divergence-convergence, que nous nommons mécanisme de respiration de la conception architecturale.Un niveau dit de boîte à outils n'est pas traité dans le cadre de cette thèse. Il comprendrait les différentes opérations cognitives nécessaires à l'architecte pour accomplir sa tâche de conception (abstraction, questionnement, jugement, comparaison, décision, etc.)L'approche proposée est illustrée par un exemple de conception architecturale d'un système complexe : « rendre une ville plus sûre » (connu dans la littérature anglo-saxonne comme Safe City).

  • Titre traduit

    A paradigmatic approach of the architectural design of artificial complex systems


  • Résumé

    Architecting seeks now to be distinct from its original domain, systems engineering, becoming an emergent domain. Far from being recognized as a science or a discipline, its practice is nowadays more and more widespread. However, this practice is still poorly formalized, and insufficiently being taught, lacking a well-established and accessible corpus of knowledge, techniques or approaches.This thesis contributes filling that gap by proposing a paradigm of the architectural design of artificial complex systems. The latter is built based on existing paradigms that are combined, then completed. It aims at providing architects with an effective, even performative framework. It results in an approach of the architectural design structured in four levels.A so-called archetypal level grasps the core principles of any approach of architectural design of artificial complex systems. These principles are derived from various approaches already applied, mainly in the field of system or product design, but also of architectural design of buildings.A so-called general level lies on the principle of a present-future division. In that sense, it differs from engineering approaches that usually rely on a problem-solution dichotomy. It is based on the following main idea: we should consent that when an architect designs, he does not solve problems, but he devises possible and plausible futures, requiring to perceive the present. This vision of the architect's way of working directly impacts the kind of artefacts he handles. We sho how to aggregate these artefacts into models, reflecting either his perception of the present, or his development of futures while progressing through some identified processes.A so-called particular level aims at allowing the storytelling of a given design. To achieve this goal, a notation of the design process is suggested. It lies on some basic mechanisms, one of them being the combination divergence-convergence, called the breathing of the architectural design.At last, a so-called toolbox level, not addressed in this thesis, would consist of various cognitive operations required for the architect in order to accomplish his task of designing (abstraction, questioning, judgement, comparison, decision, etc.)The whole approach is illustrated by an example of an architectural design of a complex system: a Safe City.


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