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Architecture d'Entreprise pour Combattre la Seconde Loi de la Thermodynamique
Jean Vieille
Control Chain Group
j.vieille@controchaingroup.com

Journée Club Automation : Les automatismes au service du développement durable Paris, 30/09/2008

Jean Vieille, CCG - Club Automation : Les automatismes au service du développement d 1

Agenda

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Introduction Physique Le Système Entreprise Industrielle Architecture d'Entreprise Infrastructure de modélisation ISA88/95 Conclusion

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Information dans l'entreprise Industrielle

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Noyés sous, accrocs à l'Information Vision commune:

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Ordinateurs + réseaux + bases de données + logiciels = Système d'Information Le Système d'Information sert le Système Entreprise

Enterprise System

Information System

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Beaucoup de discussions au sujet de l'alignement informatique / métier

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Besoin d'une approche symbiotique plus conforme à la Nature

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Importance relative de l'informatique dans les entreprises

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Sociétés de Service, Banques, Assurances

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Les articles vendus sont virtuels = information intrinsèque L'informatique est leur actif de production = investissement

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Un retour sur investissement objectif

Industrie
Les articles vendus sont physiques L'informatique est une "utilité" de support = dépense opérationnelle (doit être minimale)

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Comment justifier cette dépense ? Sentiments, hypothèses, espoirs... Les débuts de l'automation offraient des bénéfices tangibles : élimination de l'effort (ainsi que du coût, des états d'âme) biologique

Quelle est donc la véritable importance de l'informatique ?

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Développement durable et environnement

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L'industrie est un composant majeur de l'écosystème Terre Ascension rapide du souci de "Responsabilité Sociale" des entreprise

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Maitrise des empreintes sociale, environnementale et économique Les motivations sont diverses

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L'Entreprise, un sujet scientifique

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Largement abordée par la Science

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Mais les études universitaires restent souvent à l'étape de "Philosophie valide" Les approches intuitive, simples et de bon sens (6 Sigma, Lean management, Théorie des Contraintes) ont plus de succès Le gestionnaires intuitif et génial navigue entre les contraintes : Marché, Actionnariat, banques, écologie, économie Ils aident à accomplir des objectifs à court terme raisonnables et à tracer une évolution durable sur le long terme Ils convergent tous vers l'Information

L'Entreprise est le plus souvent conduite par l'intuition Des principes physiques pertinents

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Agenda

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Introduction Physique Le Système Entreprise Industrielle Architecture d'Entreprise Infrastructure de modélisation ISA88/95 Conclusion

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Chaos

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La Nature n'est pas déterministe

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Tout n'est pas écrit Les surprises sont nécessaires pour le plaisir... et l'évolution Quelle est la longueur des côtes de Bretagne? L'effet papillon Des événements imprévus Des développements inattendus

Chaos spatial Chaos temporel L'Entreprise est chaotique

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Loi de Murphy..

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Complexité

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Ne signifie pas "compliqué" Quelques attributs de la complexité :

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Présence d'interactions : De nombreux composants interagissent non linéairement Chaotique : rend le système capable de progrès Plusieurs échelles : Usine, zones, ateliers, unités, actionneurs Propriétés émergentes : une machine correctement conduite et la connaissance appropriée peut élaborer un produit inconnu de la machine Auto-organisation, adaptabilité, et finalement autoreproduction Implique Coopération et Compétition, en interne et en externe

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Entropie

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Les lois de la Thermodynamique:
Dans un système fermé 1. L'énergie se conserve (rien ne se perd, tout se transforme) 2. Les températures tendent à s'équilibrer: Une partie de l'énergie devient inutilisable sous l'effet de "Entropie"

3 Interprétations

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Irréversibilité: Les moteurs produisent de la chaleur irrécupérable

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La flèche du temps: l'entropie d'un système fermé ultime, augmente toujours, celle de l'univers y compris

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Mesure du désordre : Chambre d'enfant, bureau d'ingénieur... Mesure de l'ignorance : Nous faisons partie du système: le Désordre empêche la compréhension

Mais l'entropie d'un système ouvert peut croître ou décroître

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Aux dépend du système dont il fait partie

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Physique de l'Information

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L'Information est la science ultime

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Celle qui permet de réaliser les autres sciences Interactions entre particules, les particules elles-mêmes? Grinbaum: Temps = Ignorance (= Entropie?) La longueur minimum d'un message pour une signification donnée Affectée par le codage, le bruit, la redondance Pourrait être généralisée par l'efficacité du traitement informationnel

Un composant primaire de l'univers?

Entropie de l'Information (Shannon)

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Energie et Information

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Le traitement de l'information consomme de l'énergie

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Ne produit pas d'énergie utilisable: l'entropie thermodynamique est maximale L'information "appliquée" à un système augmente sa connaissance, son ordre: elle réduit son entropie

L'information porte une force de mise en ordre, la "Négentropie"

Le concept généralisé de l'entropie informationnelle représente l'efficacité entropique de ce processus

Energy Information Processing

Energy

Negentropy

System

Energy

Entropy

Losses

Entropy

Losses

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Systémique / Cybernétique

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La Systémique étudie les systèmes ouverts complexes

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Système : ensemble d'éléments en interrelation dynamique organisé pour un objectif donné (J. De Rosnay) Système ouvert: Interagit avec son environnement (un système fermé n'échange pas de matière / énergie avec l'extérieur) Système complexe : le tout plus que ses parties, chaos... S'oppose à l'approche analytique cartésienne Particulièrement appliquée en sociologie, biologie et environnement On y parle essentiellement de boucles de régulation... Les systèmes complexes en sont pleins !

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La cybernétique fait partie de la systémique

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Agenda

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Introduction Physique Le Système Entreprise Industrielle Architecture d'Entreprise Infrastructure de modélisation ISA88/95 Conclusion

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L'Entreprise : un Système Ouvert et Complexe

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Interactions Physiques :

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Terre, autres entreprise, Ressources internes Objectifs du Monde, de l'Humanité, des Humains, des Propriétaires, des autres entreprises Nations, organisations non-gouvernementales, Syndicats, Familles Exemple: régulation PID

Interactions Noosphériques :

Interactions Sociales : Obéit aux lois de la cybernétique

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Eco-système Industriel
Agriculture Food Industry Food Biological-natural machinery

Work

Maintenance of Social Organization Industry

Uranium

Energy Industry
Oil, Gas, Nuclear, Wind, Sun, hydraulic

Usable energy

Mechanical-artificial machinery

Inspired by J. de Rosnay, Le Macroscope

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Economie Industrielle

From J. de Rosnay, Le Macroscope

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Boite Noire Enterprise : La Chaine Energétique

Negentropy

Negentropy

Negentropy

Negentropy
Biological

Energy Enterprise Energy
es Entropy oss L

Logistics Energy Enterprise Energy Consumption Work s s es se e s s ss os Entropy Lo Entropy Lo L Entropy

Earth

Entropy

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Boite Noire Enterprise : La Chaine Energétique

Government Employees Shareholders Environment

Suppliers, Customers Partners Subcontractors Bankers, Insurers

Money Knowledge Energy

Negentropy Enterprise

Money Knowledge Energy

Entropy

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Ouvrir la boite noire : Exemples de structures dans l'entreprise (PRM)

EXTERNAL ENTITIES

Corporate Management

Policies

Purchasing

RD&E

Marketing and Sales

Human Resources

Accounting

Vendor Contracts

Know How

Requirements

ManPower

ManuRequirements facturing Policies

FACTORY LEVEL 0.0

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Ouvrir la boite noire : Interactions Haut Niveau
Shareholders Capital
Money In

Employees, Government, Bank, etc

Entropy Jean Vieille, CCG - Club Automation : Les automatismes au service du développement d 21

Waste

Bank Government etc Customers

Benefit
Money Out

Company Profit

Investment, Inventory & Cash Flow
Money In

Business
Money Chain Money Out

Suppliers

Control
Knowledge In Design Chain Knowledge Out Energy R. Material

F. Product

Energy Chain

Entropie de l'Entreprise

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De nombreuses formes d'Energie

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Thermique, chimique, Electrique, Radiante, Nucléaire, Magnétique, Elastique, Acoustique, Gravitationnelle... Resource Humaine: inefficacité, erreurs, lassitude, vieillissement, maladie, mécontentement .. Equipements : inefficacité, usure, pannes... Matière et énergie : pertes, balance énergétique, inutilité (du produit pour le marché = diminution de la pertinence)...

De nombreuses forme d'Entropie

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Une entropie élevée peut satisfaire des objectifs financiers à court terme

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Mais les boucles de régulation de la Terre se chargeront de corriger ou d'éliminer les délinquants à terme

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Information, IT and Enterprise

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Il n'existe pas de Système d'Information

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L'Information fait partie du Système, de l'Entreprise Elle n'est pas l'apanage d'un composant séparé de l'entreprise De la mémoire et l'intelligence des hommes, dossiers papier; courriers, téléphone, liaisons pneumatiques; calculateurs analogiques, merveilles mécaniques... ...Aux dispositifs de stockage électronique de données, réseaux, et ordinateurs De développer davantage d'interactions, de complexité, de connaissance, De réduire l'entropie

L'informatique complète les autres medias

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L'informatique permet

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Agenda

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Introduction Physique Le Système Entreprise Industrielle Architecture d'Entreprise Infrastructure de modélisation ISA88/95 Conclusion

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Le Système de Contrôle d'Entreprise

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L'Entreprise est un système complexe, adaptif

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De nombreux composants en interaction De nombreuses boucles de rétroaction (régulations) La régulation de l'Entreprise est similaire à la régulation d'un process industriel
Control System Operated system

Le "Contrôle" n'est pas séparé
Control system

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C'est le concept ISA88 de l'Entité d'Equipement

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Pourquoi une Architecture d'Entreprise ?

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L'Entropie est impactée par la connaissance, l'organisation, l'information L'Architecture d'Entreprise aide à

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Comprendre l'entreprise: décrire ses aspects spatio-temporels (structures et interactions) Définir les cibles d'amélioration : concevoir les changements Superviser les amélioration obtenues : suivre la mise en oeuvre des changements et leur efficacité

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Pourquoi une Architecture d'Entreprise ?

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L'entreprise se construit en permanence

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Par opposition à un simple bâtiment, la construction est une activité permanente d'un organisme vivant tel que l'entreprise L'AE décrit l'entreprise telle qu'elle est (AS-IS) et des projections futures (TO-BE) L'AE planifie et supervise construction et changement Principalement informationnelle Ses bâtiments et ses usines en sont de simples facette Une orientation trop informatique Une approche prescriptive de haut en bas qui peut tuer le système en niant sa complexité

L'Entreprise est essentiellement "virtuelle"

Danger

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Cadres de Modélisation de L'Architecture d'Enterprise

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L'Architecture d'Entreprise se construit sur des modèles

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Révèlent la connaissance ­ en rapport avec l'entropie... PERA, CIMOSA, Zachman, TOGAF, FEAF, IAF... Is ont généralement une forte orientation informatique Méta-modèles de haut niveau, ils ne contredisent pas les approches plus pratiques telles qu'ISA88/ISA95

Il en existe de nombreux cadres

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Agenda

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Introduction Physique Le Système Entreprise Industrielle Architecture d'Entreprise Infrastructure de modélisation ISA88/95 Conclusion

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Le cadre ISA88/95 pour l'Architecture de Fabrication

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ISA88/95 et l'Architecture d'Entreprise

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L'Architecture d'Entreprise s'adresse à l'ensemble de l'entreprise

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Ce concept est bien documenté pour décrire la partie virtuelle, informationnelle de l'entreprise La fabrication est beaucoup plus complexe, non virtuelle ISA88/95 aide à décrire, comprendre et contrôler la réalité de la fabrication

L'Architecture de Fabrication en est un sous-ensemble L'écart Information / Système est plus difficile à réduire!

La vue suivante présente une vue d'ensemble du cadre intégré ISA88/95 de l'architecture de fabrication

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figure 9

Dimensions de l'Architecture de Fabrication

Operation Process Management

Physical Asset

Product Asset

Physical Process Management

Physical Process Control

ISA88
Equipment Control

ISA88 + ISA95

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Human Asset

ISA95

figure 10

Effort permanent d'Architecture de Fabrication

1b. Physical Modelling 2. Equipment Control Modelling

1a. Product Modelling 3. Physical Process Modelling 4. Segments Modelling 5. Operation Process Modelling

1c. Human Modelling

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figure 11

Processus de Convergence Informatique
Strategy Management

Manage

IT Master Planning

Execute
Manufacturin g Architecture Functional Requirement s IT development IT Deployement

Use
IT Support & Maintain 6. OPE Operate

Information Technology

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Agenda

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Introduction Physique Le Système Entreprise Industrielle Architecture d'Entreprise Infrastructure de modélisation ISA88/95 Conclusion

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Conclusion

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L'Entropie est un phénomène de base de la Nature

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Tendance au désordre ­ La flèche du temps ­ Ignorance Sous-système complexe du système Terre, sujet à l'Entropie et au Chaos Organisme vivant: Réagit en s'adaptant et se réorganisant en permanence L'Information en est le composant intime, intrinsèque Gère la construction continuelle de l'entreprise, permet la "convergence IT" L'architecture de Fabrication est complexe, non directement informationnelle ISA88 et ISA95 la supportent efficacement Devrait conduire les développements informatiques "négentropiques" Reste à définir des méthodes de mesure...

L'entreprise obéit aux lois physiques

Architecture d'Entreprise

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L'Entropie est l'indicateur d'intelligence

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Les 10 commandements de la Systémique
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Préserver la variété Ne pas "ouvrir" les boucles de régulation Chercher les points d'amplification Ré-établir les équilibres part la décentralisation Savoir maintenir des contraintes Différencier pour mieux intégrer Pour évoluer, permettre l'agression Préférer les objectifs aux plans d'action détaillés Savoir utiliser l'énergie opérationnelle Respecter les temps de réponse

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THE FORUM FOR AUTOMATION AND MANUFACTURING PROFESSIONALS

Questions?

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Johann Sebastian Bach. the music closest to silence, closest, in spite of its being so highly organized, to pure, one-hundred-degree proof Spirit" (Aldous Huxley, Island)