COURS 1 SYSTEMES COMPLEXES FV.pdf

https://www.indexsante.ca/chroniques/741/les-10-systemes-du-corps-humain.php FLORE VALLET INTRODUCTION AUX SYSTEMES COMPLEXES 13/02/24 PÔLE LÉ ONARD DE VINCI  SYSTÈMES COMPLEXES ? V I N C I D E L É O N A R...

https://www.indexsante.ca/chroniques/741/les-10-systemes-du-corps-humain.php FLORE VALLET INTRODUCTION AUX SYSTEMES COMPLEXES 13/02/24 PÔLE LÉ ONARD DE VINCI  SYSTÈMES COMPLEXES ? V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E https://www.systemsinnovation.network/spaces/4467994/list https://www.indexsante.ca/chroniques/741/les-10-systemes-du-corps-humain.php 2  SYSTÈMES COMPLEXES ? Guillaume Meunier – Le cycle de l’eau V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E Figure 8.1, Water fluxes (en million de m3 par an) qui est la représentation du cycle de l'eau actuel sur la base d'évaluations antérieures (IPCC, 2021) https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Chapter 08.pdf 3  SYSTÈMES COMPLEXES ? Définition de catégories d’impacts environnementaux selon V I N C I la méthode Impact World + Des flux consommés/substances émises D E … aux indicateurs intermédiaires (midpoint) L É O N A R D … aux dommages sur santé humaine, qualité des écosystèmes et ressources P Ô L E (endpoint) Cf. cours Eco-conception et Analyse de Cycle de Vie https://www.impactworldplus.org/methodology/ 4  OBJECTIFS DU COURS V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E (Bila Deroussy, 2015, p.44) Cours Systèmes complexes 5  PLAN OBJECTIFS DU COURS ET EVALUATION CAS D’ETUDE TRAITES EN TD DEFINITIONS ET PROPRIETES V I N C I MODELE PEOPLE-SYSTEMS-DESIGN-RISKS ILLUSTRATION 1 : CONCEPTION ROBOAFIS D E ILLUSTRATION 2 : VISUALISATION DE TRAFIC FERRE L É O N A R D ILLUSTRATION 3 : SUSTAINABLE REFRIGERATION SYSTEMS POUR ALLER PLUS LOIN… P Ô L E 6  OBJECTIFS ET ÉVALUATION Objectifs Compréhension des concepts fondamentaux de la modélisation de systèmes complexes et mise en œuvre de plusieurs modèles et points de vue sur un cas d’étude Format 6h cours ; 9h de TD Mots-clés Complexité, émergence, réseau, auto-organisation, fonctions, composants, performances V I N C I Evaluation Examen individuel final QCM : 30% Cas d’étude par groupe (rapport + présentation) : 70% D E Moyenne pondérée (Examen + Cas d’étude) supérieure à 10/20 L É O N A R D Intervenants cours Cmo Flore Vallet (ESILV) Tarek Chouaki (IRT SystemX) Jacques Portalier (Carbone 4) P Ô L E Guillaume Belloncle (Dassault Systèmes) Intervenants TD Mehdi Achemaoui Maxime Berriot (Happlyz Medical) Elise Dupont (CentraleSupélec) Didier Gossard (ESILV) – Co-responsable module Samir Yahiaoui (ESILV) Yasmine Salehy (INRAE) Flore Vallet (ESILV) – Co-responsable module 7  PLANNING DES INTERVENTIONS V I N C I D E L É O N A R D Flore VALLET Tarek CHOUAKI Jacques PORTALIER Guillaume BELLONCLE P Ô L E 13/02/24 29/03/24 29/03/24 17/04/24 Introduction aux Simulation multi- Transformation des Introduction à systèmes complexes agent – Application systèmes complexes l'ingénierie des systèmes à la mobilité de systèmes, basée sur les modèles et la simulation 8  CAS D’ÉTUDE TRAITÉS EN TD Un cas (A, B, C ou D) par sous-groupe de TD (4 personnes) Réf. Cas Description Lien V I N C I A Système de covoiturage Courte ou longue distance https://www.ecologie.gouv.fr/covoit D E Ex. Klaxit, BlaBlaCar, Mobicoop urage-en-france-avantages-et- reglementation-en-vigueur L É O N A R D B Système d’auto-consommation Ou communautés énergétiques https://www.enedis.fr/tout-savoir- collective sur-lautoconsommation-collective P Ô L E C Système d’alimentation urbaine Système agri-urbain https://www.afaup.org/lagriculture- Ferme urbaine urbaine-cest-quoi/ Pratiques agricoles en ville D Système de réemploi solidaire Filières circulaires et locales au https://lacollecte.tech/ d’équipements numériques service des exclus du numérique https://emmaus-connect.org/notre- association/ 9  RESSOURCES UTILES POUR LES TD Recherche bibliographique https://devinci.sharepoint.com/sites/DigitalLearningCenter/SitePages/resources-formats-hub.aspx?OR=Teams- V I N C I HL&CT=1706701032052&clickparams=eyJBcHBOYW1lIjoiVGVhbXMtRGVza3RvcCIsIkFwcFZlcnNpb24iOiI0OS8yMz ExMzAyODcyNCIsIkhhc0ZlZGVyYXRlZFVzZXIiOnRydWV9 D E L É O N A R D Gestion bibliographique : ZOTERO https://www.zotero.org/ P Ô L E Création de graphes : yEd graph editor https://www.yworks.com/products/yed 1 0 V I N C I SYSTÈMES D E COMPLEXES : L É O N A R D DÉFINITIONS ET P Ô L E PROPRIÉTÉS LIKE,SHARE, FOLLOW ! @esilv_paris ESILV.FR  APPROCHES SCIENTIFIQUES DE LA COMPLEXITÉ (1960 -2015) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E https://docplayer.fr/56418770-Smart-grid-un-systeme-complexe-adaptatif-guillaume-guerard.html 1 2  APPROCHES SCIENTIFIQUES DE LA COMPLEXITÉ (1960 -2015) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E https://docplayer.fr/56418770-Smart-grid-un-systeme-complexe-adaptatif-guillaume-guerard.html 1 3  PROPRIÉTÉS DES SYSTÈMES COMPLEXES Six caractéristiques principales : 1-Multidimensionnalité : un grand nombre d’éléments/sous-systèmes en interaction 2-Non-linéarité - Comportement en réseau : des interactions non linéaires, des changements mineurs V I N C I ont des conséquences majeures 3-Auto-organisation : le système s’organise lui-même. D E Ex. intelligence collective distribuée L É O N A R D 4-Emergence : Il est impossible de prédire un comportement, car les conditions externes et le système changent constamment 5-Ouverture : le système agit sur son environnement P Ô L E 6-Adaptation : le système s’adapte à son environnement par des expériences d’apprentissage … Conséquences : Le tout n’est pas la somme des parties ! Il y des boucles de rétroaction Le comportement d’un tel système est impossible à prévoir ! 1 4  PROPRIÉTÉS DES SYSTÈMES COMPLEXES 1 4 V I N C I D E L É O N A R D 2 3 P Ô L E https://www.systemsinnovation.network/posts/systems-thinking-four-key-concepts (Bila Deroussy, 2015) 1 5  PROPRIÉTÉS DES SYSTÈMES COMPLEXES V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 1 6 https://docplayer.fr/56418770-Smart-grid-un-systeme-complexe-adaptatif-guillaume-guerard.html  REPRÉSENTATIONS ET OUTILS Il existe de nombreuses possibilités de représentation des systèmes complexes suivant différents points de vue V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E https://www.systemsinnovation.network/spaces/11594882/page 1 7  REPRÉSENTATIONS ET OUTILS Exemple de graphe causal : Effet de la piétonisation d’une zone urbaine V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E https://decosys.home.blog/2020/05/30/pedestrianization-cld-environmental/ 1 8  MODÈLE V I N C I PEOPLE- D E L É O N A R D SYSTEMS- P Ô L E DESIGN-RISKS From firefighting to a systems approach for health and care improvement - Milestone Lecture 2018, Pr John Clarkson https://www.youtube.com/watch?v=zuwgJwJ1L0o&t=109s LIKE,SHARE, FOLLOW ! @esilv_paris ESILV.FR  A N A LYS E D E TRO I S PROJE TS D E CO N CEPTI ON D E SYSTÈ M ES ( C L A RKS ON, 2 0 1 8) Project System Design Risk People Firefighting Prototyping A combination of software, Safety of firemen during training Fire training system training system for electrical and mechanical design Reliability officers firemen for burner, sensors, … V I N C I Widget beer Device to release A combination of software, Keep operators safe People who nitrogen into beer electrical and mechanical design to Competition risks drink beer at D E + means to insert design a flexible arm linked to a home and want the equipment flexible ring to retain cask L É O N A R D taste Medical Methotrexate A set of solutions : information, GP prescription See treatment treatment branding, repackaging tablets, Patient receiving wrong dose (wrong stakeholders warning and flags strength; confusion with another section P Ô L E medicine) Patients, GP, Pharmacist prescribing wrong dose, not hospital doctor, detailing proper posology pharmacist… Différences et points communs ? Risques plus importants pour la santé humaine pour le système d’entraînement de pompier et le traitement medical. Importance de la collaboration multi-disciplines en ingénierie (logiciel, électrique et mécanique). Le projet de traitement est fortement constraint par la régulation du système de santé global et par les moyens économiques alloués. 2 0  E N GINEERING M O D ELS O F I M PROV EMENT A N D D ES I GN ( C L A R KSON, 2 0 1 8) A systems approach is a combination of people, systems, design and risk activities overlaid on a range of healthcare and engineering models of improvement and design (a) simple iterative cycle; V I N C I (b) systems engineering V-model; (c) design thinking scribble; D E (d) Plan/Do/Study/Act model for change; L É O N A R D (e) clustered model of perspectives; (f) activity-based model of design; (g) sequential process view of design; P Ô L E (h) model of continuous improvement; (i) naval architecture design spiral; (j) double diamond model of design; (k) waterfall model of design; (l) total product life cycle model. Cf. cours Innovation design 2 1  A PPLIC ATION C A S E : TR EATM ENT O F R H E U M ATOID A RTH R I TI S ( C LA R KS ON, 2 0 1 8) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 2 2  S P I R A L M O D E L : H EA LT H A N D C A R E I M P R OV E M E N T ( C L A R K S O N , 2 0 1 8 ) Collecte de données d’erreurs Mauvais usage du methotrexate qui persistent après Plusieurs décès et cas critiques en GB Dose incorrecte absorbée par Patients atteints de polyarthrite rhumatoïde intervention… le patient (confusion); Médecins de ville et à l’hôpital, pharmaciens, prescrite par le pharmacien Personnel de soin Sol. : politique de prescription d’une unique dose (2,5 mg) Grande-Bretagne: cabinet médical/pharmacie/hôpital V I N C I Document d’information sur prise hebdomadaire intégré D E au logiciel de gestion, Trois fabricants de médicaments changement de forme des 2 doses (2,5 mg et 10mg) L É O N A R D comprimés… conditionnés en bouteille et boîte Ex. Distinguer les doses 2,5 et 10 mg Utilisateurs + P Ô L E par la forme des comprimés Fabricant de médicament Fournisseur de logiciel de gestion de prescription Concepteur d’emballage Traitement facile à suivre Information médicament et posologie Succès: réduction des décès et cas Amélioration du conditionnement critique en maintenant le bénéfice thérapeutique 2 3 V I N C I ILLUSTRATION 1 D E INGÉNIERIE SYSTÈME: L É O N A R D CONCOURS ROBOAFIS 2024 P Ô L E SUVETTA SUBRAMANIAM, YASMINE KASKO LIKE,SHARE, FOLLOW ! @esilv_paris ESILV.FR V I N C I ILLUSTRATION 2 D E CONCEPTION D’UN OUTIL DE L É O N A R D OFFRE VISUALISATION POUR DEMANDE L’ANALYSE DU TRAFIC ET DES P Ô L E FLUX VOYAGEURS DANS UN KPI RÉSEAU DE TRANSPORT analyste MULTIMODAL ANOMALIES FLORE VALLET1,2 , AHMED AMRANI2, YANN BRIAND2 , MOSTEPHA KHOUADJIA2 INTERFACES 1 UNIVERSITÉ PARIS-SACLAY, CENTRALESUPÉLEC, LABORATOIRE GENIE INDUSTRIEL, FRANCE 2 IRT SYSTEMX, PARIS-SACLAY, FRANCE LIKE,SHARE, FOLLOW ! @esilv_paris ESILV.FR  P Ô L E L É O N A R D D E V I N C I 2 6 CONTEXTE TCO Voyageur Ligne C  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS LIGNE CONTEXTE Enjeux industriels SNCF Aller au-delà d’une approche de la régulation axée sur la V I N C I circulation et la ponctualité Améliorer la compréhension globale du fonctionnement d’une ligne et de ses interruptions/incidents D E Prendre en compte les flux voyageurs, et les impacts des L É O N A R D perturbations sur ces flux Démarche du projet Information Voyageur Augmenté (IVA) P Ô L E Exposition des travaux exploratoires sur les données Approche combinée : co-régulation & flux voyageurs & indicateurs prédictifs de l’état du réseau & interface homme-machine innovante 2 7  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS APPROCHE DE CONCEPTION Approche de conception créative croisée « usage-driven » et « data-driven » d’après (Cross, 2008) et (Chen et al., 2015) V I N C I Idée initiale: Explorer Visualisation les données de mobilité Identification des opportunités démonstrateur 1 4 D E Problème Solution global globale L É O N A R D Clarification des objectifs Conception de Observations Données détail Visualisation sur site brutes Analyse fonctionnelle Evaluation Fonctions de l’outil des alternatives P Ô L E Données Symboles Premier test traitées Analyste visuels avec experts 2 3 transport Sous Sous Echelles problèmes solutions Ligne, branche, pôle, gare, quai Détermination des exigences Détermination des caractéristiques Génération d’alternatives Données disponibles Données et vues appariées Quatre sessions créatives sur symboles visuels Scénarios d’usage 2 8  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS R É S U LTAT S 1 3 Problème Analyse fonctionnelle Sous- Sessions créatives sur global solutions la représentation visuelle des flux N=87 graphes inspirants V I N C I D E L É O N A R D Stations P Ô L E Source datavizproject.com 2 9  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS R É S U LTAT S 3 4 Sessions créatives sur Sous Visualisation multi-échelle Solution la représentation visuelle des flux solutions alimentée par des données globale V I N C I réelles historiques D E L É O N A R D RESEAU P Ô L E 3 0  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS R É S U LTAT S Construction d’un scénario d’exploration d’une journée perturbée par un analyste Journée du 14/09/2017 – Exploration Ligne, Réseau, Branches et Pôles Déroulement du parcours utilisateur de l’analyste V I N C I Customer journey Aller au Positionner Voir les Voir la distribution Voir les reports Voir les anomalies D E Voir la circulation modaux au cours calendrier défilement gares et trains des flux voyageurs et labels au cours PNB après 13h de la journée 14/09/17 à 13h affectés à partir de PNB de la journée L É O N A R D Réseau Ligne Branches & Pôles Branches & Pôles Branches & Pôles PNB Etat flux Report modal Anomalies réseau P Ô L E report modal RER C On stage 200 IN 150 100 50 0 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 -50 -100 -150 O UT IN OUT IN norm OUT norm 3 1  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS R É S U LTAT S Construction d’un scénario d’exploration d’une journée perturbée par un analyste Journée du 14/09/2017 – Exploration Ligne, Réseau, Branches et Pôles Vue « Anomalies réseau » pour la journée du 14/09/17 V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 3 2  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS R É S U LTAT S Fonctionnalités – Vision exploitant Synthèse des situations d’usage envisagées (extrait) Je sais qu’on a supprimé un train sur une branche, je veux percevoir les impacts au niveau de la V I N C I ligne et des interfaces, la propagation sur la ligne au-delà de cette branche Je repère qu’un pôle a été surchargé (page accueil), je veux zoomer et aller voir l’état du pôle D E « comme si j’y étais » (quel état suivant le sens, les branches concernées, comment ont été affectées les interfaces) L É O N A R D Je veux apprécier la dynamique de retour à la normale sur un pôle en suivant les entrées-sorties aux interfaces, sur une journée donnée, après un incident Il y a eu des travaux au niveau d’un pôle : je veux savoir quel a été le report modal au niveau des P Ô L E branches, des interfaces Je sais qu’on a supprimé un train sur une branche, je veux savoir quel a été le report modal vers le RER, le tram, les bus etc. et si l’on a eu des problèmes de surcharge en gare …. 3 3  OUTIL DE CO-RÉGULATION TRAIN-VOYAGEURS C O N C LU S I O N S Un outil de visualisation et d’analyse du trafic et des flux voyageurs au sein d’un réseau de transport mêlant conception centrée usager et data science V I N C I Met en valeur l’exploitation des données de mobilité, en s’appuyant sur des techniques avancées de machine learning et de data visualisation D E Permet de rejouer déroulement de journées d’intérêt pour l’opérateur exploitant L É O N A R D Pour comprendre les déplacement des usagers (en situation normale ou perturbée) et les perturbations sur le réseau (report modal, de retard enregistré, ou saturation sur les différents modes de transport) P Ô L E … Une meilleure vision pour l’exploitant de la répartition des flux voyageurs à bord des trains et en gares utile en période de crise sanitaire (notamment) 3 4  …EN QUOI EST-CE UN SYSTÈME COMPLEXE ? 1-Multi-dimensionnalité - Multiples composants : Trains, gares, pôles, quais, voyageurs… Et équipements de régulation, équipes de régulation, agents « régulateurs de flux », bornes de télébilletique … … Que pensez-vous des autres propriétés pour ce système « transport ferré Ligne H » ? V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 3 5 V I N C I ILLUSTRATION 3 D E KNOWLEDGE MODEL AND L É O N A R D DESIGN SPACE EXPLORATION OF P Ô L E SUSTAINABLE REFRIGERATION SYSTEMS PHD THESIS YASMINE SALEHY 27/01/22 LIKE,SHARE, FOLLOW ! @esilv_paris ESILV.FR  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 3 7  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 3 8  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 3 9  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 0  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 1  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 2  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 3  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 4  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 5  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I Changement de substance D E de réfrigération L É O N A R D P Ô L E 4 6  S USTA IN A BLE R E F R I GERATION SYSTE M S ( SA L E H Y, 2 0 2 2 ) V I N C I D E L É O N A R D P Ô L E 4 7  SYNTHÈSE Quelques questions pertinentes pour étudier un système complexe dans une perspective de soutenabilité (Piet et Monga, 2007) : V I N C I la détermination de la ou des échelles pertinentes spatiales ou temporelles ainsi que l'articulation entre ces D E échelles (en particulier entre local et global, dynamiques lentes et rapides) ; L É O N A R D le couplage des modèles entre eux et des modèles avec les autres formes de représentations (indicateurs, récit, prospective…) : un assemblage nécessaire pour rendre compte des multiples interactions entre composants, agents et processus; Le rapprochement entre des modèles physiques (e.g. des processus économiques, flux de matière…) et P Ô L E centrés sur les individus (de comportement des agents); l'exploration de l'ensemble du champ des possibles, en particulier des événements rares et extrêmes, au-delà du fonctionnement « normal» du système. …. 4 8  POUR ALLER PLUS LOIN Ouvrages de référence Bertalanffy, L. (1968). General System Theory: Foundations, Development, Applications. Ed. by Georges Braziller. revised edition 1976. New York: G. Braziller. V I N C I Morin, E. (1990). Introduction à la pensée complexe. Seuil-Points. D E Decarbonised city L É O N A R D https://www.google.com/search?client=firefox-b- e&q=decarbonised+city#fpstate=ive&vld=cid:d9cb13e4,vid:1Ixcg49udvc,st:0 Modélisation smart grid P Ô L E https://docplayer.fr/56418770-Smart-grid-un-systeme-complexe-adaptatif-guillaume-guerard.html https://complex-systems-ai.com/ https://www.esilv.fr/modelisation-generique-dun-smart-grid/ MOOC - De système simple à système complexe adaptatif https://www.youtube.com/watch?v=XWFSKFNpnUQ 4 9  Questions ? PÔLE LÉ ONARD DE VINCI LIKE,SHARE, FOLLOW ! @esilv_paris ESILV.FR