Page de garde prsentation

1
Soutenance de thèse de doctorat
Dans le cadre dune cotutelle de thèse entre
luniversité de Sfax et lINP de Grenoble
Intitulé
Vers la planification des buts de simulation
numérique en conception dans une démarche
dIngénierie Système
Présentée par Maher AIDI le 02 Mars 2007
Directeurs Michel TOLLENAERE Aref
MAALEJ Co-Encadreurs Franck POURROY Habib BEN
BACHA
LASEM
Laboratoire GILCO Gestion Industrielle,Logistique
et COnception ENSGI-INPG. 46 Av Félix Viallet
Grenoble France
Laboratoire LASEM Laboratoire des Systèmes
Eléctro-Mécaniques ENIS- USS BP W 3038 Sfax
Tunisie
Laboratoire 3S Sol-Solide-Structure INPG. BP 53
38041Grenoble - France
2
Coopération de recherche entre
Laboratoire des sciences pour la conception,
l'optimisation et la production.
Laboratoire des Systèmes Electro -Mécaniques
LASEM
3
Plan de lexposé
?
LOutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
4
Contexte Industriel

• Variation des produits techniques
• Multi sites, multi organisation,
• Développement sous contrainte de délais
• Le concept de la chaîne de fournisseurs

PME
PMI
5
Enjeux industriels.
Le contexte dévolution des méthodes et outils de
lingénierie souligne une convergence des
méthodes autour de "l'ingénierie système" et un
concours des outils vers le support du produit
virtuel et de l'usine numérique.
Le partage dinformation produits et de
connaissances sur les processus associés devient
alors un vecteur fondamental pour la
collaboration au sein de la conception.
Ce partenariat amène de nombreux grands groupes
industriels à partager leurs connaissances et
savoir-faire avec ces PME. Ces dernières sont
ainsi au centre des stratégies de maquette
numérique des grands acteurs industriels.
6
Contextes dutilisation de la simulation numérique

• aide aux meilleurs choix de conception
• validation de solutions conçues vis-à-vis d'une
  spécification
• compréhension de phénomènes techniques mal
  maîtrisés
• ajustement et recalage de modèles en vue d'essais

Une conception bonne du premier coup passe
nécessairement par un recours précoce à la
simulation
Réduire l'avance de phase, le nombre de
prototypes et les risques d'égarement technique.
7
Contexte de recherche
Ingénierie des Systèmes dinformation Ouverts
pour la Conception collaborative dans
lEntreprise virtuelLE
Système de Gestion des Connaissances de Calcul en
Conception
Organisation des Simulations en Conception par la
CApitalisation et la Réutilisation 
Projet SG3C
Projet OSCAR
Objectifs du
Projet ISOCELE

• Beaucoup dacteurs, de modèles et de résultats
• garantir lefficacité, capitaliser la
  connaissance
• Processus hautement dynamique
• garantir la cohérence et la traçabilité
• Nombreux outils en constante évolution
• définir des objets génériques et stables
• Acteurs de culture et de niveau différents
• favoriser la coopération
• formation des non-spécialistes, standardisation
• formaliser le processus de simulation

8
Problématique

• Le double enjeu du présent travail de recherche,
  tout autant scientifique qu'industriel, à partir
  duquel notre problématique est établie.
• L'enjeu industriel consiste à améliorer la
  productivité des acteurs impliqués dans
  l'activité de simulation numérique, par la mise à
  disposition des outils dont ils ont besoin pour
  réaliser leurs tâches et des méthodes pour gérer
  leur capital de connaissances.
• Lenjeu scientifique sintéresse à surmonter un
  certain nombre de verrous sur des sujets centrés
  autour des méthodes et outils mis en oeuvre dans
  les processus de conception pour supporter
  lintégration du métier de la simulation
  numérique et favoriser la coopération entre les
  acteurs de la conception

9
Approche de la problématique

• La formulation des buts de simulation en
  cohérence avec les analyses fonctionnelles et le
  cycle de vie produit. Une structuration des
  connaissances de conception est conduite pour
  répondre à nos objectifs. Ces derniers se
  résument à

• favoriser la coopération entre les acteurs de la
  conception et les acteurs de la simulation
• faire évoluer les pratiques de réalisation des
  simulations dans le concept des démarches de
  lIngénierie Système.
• assurer la traçabilité, la capitalisation et la
  réutilisation des démarches de simulation en
  prenant en compte lensemble du processus de
  calcul ainsi lévolution de la phase de
  conception.

Un grand pas vers la planification des buts de
simulation numérique en conception dans une
démarche dIngénierie Système
10
Approche de la problématique
Interaction
Intégration de la simulation dans la conception
Projet 1
11
Plan de lexposé
?
LOutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
12
Lintégration de la simulation numérique dans la
conception
Shepard, propose un environnement permettant de
réaliser une idéalisation de géométrie en vue du
calcul de façon fiable et favorisant le contrôle
de lanalyse par la formalisation du processus de
calcul (SHE90a, SHE90b, SHE94) et actualisé
dans Shephard 00.
Ifaoui dans Ifaoui al. 02, précise que
"pour apporter une amélioration dans les systèmes
de conception actuels, il est nécessaire
d'intégrer non pas des phases spécifiques du
processus d'analyse, mais de considérer la
démarche de calcul dans sa globalité, depuis
l'identification d'un besoin de calcul au cours
de la conception jusqu'à l'analyse des résultats
et la validation des solutions de conception".

Les travaux proposés par Kurowski dans KUR95
préconisent de fournir des outils méthodologiques
au concepteur afin qu'il maîtrise les hypothèses
comportementales nécessaires à la réalisation du
calcul.
O'bara et al, dans Obara al. 02, supportent
la nécessité d'utiliser des procédures pour la
génération automatique de maillage, procédures
qui interagissent directement avec la
représentation géométrique du domaine
Fine et al, décrivent, dans Fine al. 00, un
processus de génération automatique de modèles
d'analyse de type Eléments Finis (EF) adaptés à
la géométrie du produit et au besoin de la
simulation numérique.
Turkiyyah et Fenves, dans TUR96, proposent une
aide à la construction de ce modèle dédié au
calcul et à l'interprétation des résultats par la
mise en évidence d'un but de simulation de
haut-niveau
13
Lintégration de la simulation numérique dans la
conception

• Un constat ?
• l'efficacité de ces travaux relatifs à
  l'intégration du calcul en conception implique
  une liaison à caractère unidirectionnel entre la
  conception et la simulation numérique. Ces
  travaux s'intéressent seulement au passage d'un
  modèle de conception à un modèle d'analyse, alors
  que le retour d'information, de l'analyse vers la
  conception, est peu pris en compte malgré son
  intérêt certain.

14
Le développement d'environnements spécifiques
Des travaux qui sintéressent à l'intégration des
données et des processus de simulation numérique
dans le Systèmes d'Information Produit (SIP)

• VPDM pour Virtual Product Development Management
  Macias al. 00

• l'activité de conception à base de simulations
  ou SBD Chang al. 98

• Bases de données qui utilisent le format STEP
  Han al. 02.

Troussier al 99, proposent une aide à
l'intégration du calcul dans la conception par la
méthode SG3C, développée au laboratoire 3S.

• favoriser le passage dun problème de
  conception à un problème de modélisation,
• assurer une réponse pertinente à ce problème
  initialement formulé.

15
Positionnement par rapport aux principaux travaux
16
Plan de lexposé
?
LOutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
17
Le cycle en V de lIngénierie Système
Branche conception
Branche intégration
Fonctions besoins
Intégration organe
Validation besoins
STB
Intégration organe et
composants Validation physiques
Réponses solutions physiques


STG
Définition organes
Test Définition organes
STD
Définition composants des organes
Tests Validation composants
STR
Concrétisation
des pièces
18
Les processus de l'ISO 15288 selon INCOSE 06
Il sagit didentifier le périmètre au sein
duquel correspond larchitecture du produit et
lorganisation du projet.
19
STEP / AP 233
(Systems Engineering Data Representation and
Exchange Standardisation)
Le projet SEDRES 
janvier 96
mars 99
De définir un modèle des données utilisé par lI.S
débuté en janvier 2000
Le projet SEDRES 2 
Délaborer la norme STEP / AP233 qui doit aboutir
aux spécifications standards relatives à
lingénierie système
De présenter dans la norme ISO 10303, la
représentation de données de lI.S utilisée
pendant la phase de conception du système
Ce nouvel élément de travail vise à définir un
protocole d'application de lingénierie système
(AP)
20
Plan de lexposé
?
LOutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
21
Vers une définition consensuelle des exigences
?
Une exigence prescrit une aptitude, une
caractéristique ou une limitation du système,
dun de ses constituants ou encore dun produit
ou dun processus contribuant à leur cycle de
vie.
Quest ce quune exigence
 sil est exigé que quelque chose doit être
accompli, transformé, produit, ou fourni, c'est
une exigence .
Harwell al., 93
lIEEE Std 1220-1994
Une contrainte est une limitation ou exigence
implicite qui contraignent la solution de
conception ou l'exécution du processus de
l'Ingénierie Système.
Une spécification est un document qui décrit
complètement un élément physique ou ses
interfaces dans les termes de lexigence
(fonctionnelle, performance, contraintes et
caractéristiques physiques) et les conditions de
qualification et les procédures pour chaque
exigence.
Une exigence est une déclaration qui identifie
une capacité, une caractéristique physique, ou un
facteur de qualité qui borne un produit ou le
besoin du processus pour qu'une solution savère
viable
22
Pourquoi sattache ton aux exigences ?
MC
validation
BS
vérifier
MM
MS
vérifier
Résultat
Synthèse
Simulation d'un choc frontal de type Danner
Baizet 00.
23
Les méthodes et outils dingénierie
Cohérence des données dingénierie
Traçabilité des Exigences
Capitalisation des connaissances dingénierie
Clients
Retrait de service
Expression de besoins
QFD
Plan de validation
Exploitation maintenance
CdCF
Analyse Fonctionnelle du Besoin
Analyse Fonctionnelle Technique
Réception client
Architecture système
Gammes de contrôle
Dossier de justification
TRIZ
Maîtrise Statistique Produit (SPC)
AMDEC Produit
Recherche Développement produit/process
Arbres de Défaillance
Plans dexpériences
Intégration, tests validations
AMDEC Process
Plan de surveillance
Production des constituants
Partenaires Fournisseurs
24
Identification des EFQ
Processus Identification des Exigences
Déterminent les Résultats attendus
Quoi ?
Définissent les techniques de réalisation
Méthodes AFE, AFI, QFD, AMDEC
Comment ?
Améliorent lefficacité dans la mise en uvre des
méthodes
Outils TDC Need, TDC Structures, TDC FMEA, QFD
Capture
Avec Quoi ?
Laspect fonctionnel
Laspect technique
Laspect fiabilité
25
Processus didentification des exigences globales
Cahier des charges fonctionnel
AMDEC Produit
QFD
26
Identification des exigences dans lAFE
Objectif de létude Enoncé du besoin
Présentation du projet Diagnostic marché et
directives particulières
Propriétés du projet et contexte de létude
Technologiques Coût Délais Performances autres
Contraintes générale du projet
Phase utilisation phase maintenance Phase
montage Phase recyclage etc
Définition des phases du cycle de vie produit
Phase utilisation 1
Brainstorming Diagramme pieuvre Ordonner les
fonction  Arbre Fonct 
Recherche des fonctions
Caractériser les fonctions
Critères Niveau Flexibilité moyen de contrôle
Phase utilisation 2
Recherche des fonctions
27
Identification des exigences dans lAFI
Fonctions de services par phase
Liste fonctions Ordonnées Caractérisées
Phase utilisation phase maintenance Phase
montage Phase recyclage etc
Liste des solutions
Solutions envisagées
Diagramme FAST
Liste des sous-ensembles composants
Liste des composants
Développer larborescence et identifier les
interfaces
Arborescence des composants
Caractéristiques
Nom de la caractéristique classification valeur
nominale valeur nominale tolérance moyen de
vérification méthode de vérification
Caractéristiques des sous ensembles
Caractéristiques des composants
Nom de la caractéristique classification valeur
nominale valeur nominale tolérance moyen de
vérification méthode de vérification
28
Identification des exigences dans lAMDEC
AFE
AFI
Phase utilisation 1
Situation de vie 1
Sous ensemble
Ordonnée les sous-ensembles, les organes et les
fonctions
organe
Fonctions
Mode de la défaillance, Libellé Effet Cause
indice de gravité niveau doccurrence indice de
sévérité Nb de détection Etat de laction.
Tableau AMDEC
Produit
Sous ensemble
organe
Fonctions
Tableau AMDEC
29
Identification des exigences dans le QFD
Marketing
AFE
Quelles sont les attentes clients à considérer en
priorité pour assurer la réussite commerciale du
produit ?
Développer le What(s) ou le Quoi
Développer le How(s) ou le Comment
Quelles sont les exigences techniques à
privilégier ?
30
Identification des exigences dans le QFD
Quelles sont les difficultés potentielles du
cycle de développement de produit ?
Déploiement le What(s) / How(s)
Input list
Arbre relationnel de la fonction
Output list
Exigences système
Exigence 1 attribuée
Fonctions système
Val
Val
Exigence 2 attribuée
Exigences Sous-ensemble
Fonctions Sous-ensemble
Val
Exigence 3 attribuée
exigences organe
Fonctions organe
Quelles sont les dépendances et les conflits
entre les exigences ?
Déploiement le Hows(s) / How(s)
31
Organisation des exigences
32
Caractérisation des exigences

• La gestion des exigences ainsi définie se heurte
  à de nombreux problèmes tels que 
• les exigences napparaissent pas toujours de
  façon évidente et sont issues de multiples
  sources,
• il n'est pas toujours facile dexprimer les
  exigences de façon claire et dépourvue
  dambiguïtés,
• il existe de nombreux types dexigences
  déclinées à différents niveaux de détail, le
  nombre dexigences peut devenir assez grand et
  difficilement contrôlable,
• les exigences ne sont pas indépendantes d'autres
  données du processus de conception,
• de nombreux changements des exigences se
  produisent au cours du cycle de vie du produit.

La gestion des exigences se définit comme une
approche systématique destinée, dune part, à
obtenir, à organiser, et à documenter les
exigences du système, et dautre part, à définir
le processus qui établit et maintient l'accord
entre le client et léquipe de projet sur les
exigences évolutives du système
33
Le recours à lingénierie des exigences
Logiciel dIngénierie
Psychologie Industrielle
Mil-std 499b - Engineering Management Standards -
May 1991.
Ingénierie Système
Gestion dentreprise
Ingénierie de vérification (Test)
Gestion de Projet
IEEE Trial-Use Standard for Application and
Management of the System Engineering Process,
IEEE STD 1220-1994
34
Caractérisation des exigences
Type (Primaire ou Dérivé)
Characteristics of Good Requirements Pradip K et
a.l, 1996 - Armament Systems Division- INCOSE
35
Les attributs des exigences
Incomplètes parce que le système que lon
développe nest pas autonome, et que certains
choix de conception imposeront de clarifier des
exigences complémentaires liées aux choix
darchitectures, de mise en uvre, ou aux impacts
engendrés sur des systèmes techniques ou
organisationnels en interface.
Evolutives parce quelles reposent elles-mêmes
sur des hypothèses dutilisation et
denvironnement et sur des choix stratégiques de
maîtrise douvrage, définis à un temps donné
Exigences globales
Qualitatif
Type (Primaire ou Dérivé)
Paramètres produit
Quantitatif
Application de lexigence
Caractériser selon un standard
Tâche Evalu conformité Norme
Paramètres projet
Niveau de conformité
Priorité
Exigence Fonctionnelle Quantifiée
Identifier les EFQ

• Description
• Justification
• Source et Document support
• Critère de mesure
• Phase du cycle de vie  
• Critère et flexibilité 
• Satisfaction client 

Définir les attributs des exigences

• Conflit
• Dépendance

36
Déploiement du dialogue externe par lattribut
des exigences
Écriture et modification
Consultation
37
Déploiement du dialogue externe par lattribut
des exigences
Métier Résistance
Projet Bielle B-64
Exigence EX4
Contraintes projet Délais Oui Qualité Oui
Type (Primaire)
Caractériser selon un standard
Application de lexigence
Paramètres produit
Quantitatif
Niveau de conformité
Priorité
Obligatoire
Sécurité
Définir les attributs des exigences

• Description . Résister à leffort de
  combustion
• Justification . Le flambage de la bielle
  dégrade la fonction
• Source . lanalyse fonctionnelle interne
  
• Document support . Lien de consultation du
  document de lanalyse
• Critère de mesure .. rigidité pour un couple
  de 240 mN et une pression de 120 bars
• Phase du cycle de vie . Utilisation  
• Critère et flexibilité.. Rigidité F0. 
• Satisfaction client. 5 

• Conflit. EX3
• Dépendance. EX1 EX2

38
Réutilisation des démarches par lattribut des
exigences
Acteur 1
SI-1
Acteur 2
SI-2
Définir les attributs des exigences
Simulation2
39
Plan de lexposé
?
LOutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
40
La logique du processus de planification des B.S
Identifier le besoin utilisateur
Organisation et Analyse des exigences
Expression BS et vérification exigence
Validation des exigences
AFE
Exigences globales
AFI
Conclusion de simulation
Formuler un but de simulation
QFD
AMDEC
Marketing
Caractériser selon un standard
MM
Non valide
MS
Fonctions contrainte
valide
Identifier les EFQ
Lancer la simulation (vérification)
Fonctions dadaptation
Définir les attributs des exigences
Résultat de simulation
caractériser
Valider lexigence
41
Expression BS et vérification exigence
Consulter
Outil de simulation
Consulter
Simulation Numérique
Contraintes générale du projet
MM
Formuler un but de simulation
Exigences du cycle de vie produit
MS
Attributs des E FQ
Générer un rapport résultat de simulation
Validation des exigences
évaluer
Commentaires
Rapport résultat de simulation
Conclusion de simulation
Critère dacceptation
Confirmé la validation de lexigence
42
Processus de Vérification et de Validation
Exigences globales du cycle de vie produit
Analyse Fonctionnelle
QFD Quality Function Deployment
AMDEC
Support informationnel (EFQ)
Besoins client, Analyse du Marché, Fonctions
Ingénierie
43
Plan de lexposé
?
Loutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
44
Objectif du démonstrateur support informationnel

• Ce projet consiste à concevoir et à réaliser un
  démonstrateur relatif à un outil informatique
  daide à la formulation des buts de simulation.
  Ce démonstrateur permettra de supporter le
  traitement des exigences de la demande jusquà
  lapport du processus de validation de celle-ci
  par la simulation numérique au travers dun
  espace de travail virtuel et collaboratif

Le but de cet outil est d'apporter une aide pour
la compréhension des verrous qui peuvent entraver
lapport de nouvelles méthodes proposées dans un
environnement de recherche.
45
Présentation du démonstrateur support
informationnel
Notre choix sest porté vers la solution n2.
Cette orientation est due au fait que le langage
PHP est un langage script, qui est supporté par
le serveur Web Apache, le plus répandu dans le
monde, il est donc développé pour être facilement
utilisable via ce serveur. PHP permet
d'interfacer très facilement de très nombreuses
bases de données notamment MySql. Nous retrouvons
d'ailleurs l'ensemble Apache-PHP-MySql souvent
sur les plates-formes Web
46
Automates détat du démonstrateur
Lancement du démonstrateur
Sortie du démonstrateur
Login non valide
Boite de dialogue connexion
Login correct
Déconnection
Fenêtre principale
Sélection dun portail
Sélection dun portail
Support informationnel but de simulation
Recherche Projet
Retour menu principal
Retour menu principal
47
Démonstrateur support informationnel
48
Modules du démonstrateur support informationnel
49
Modules du démonstrateur support informationnel
50
Plan de lexposé
?
Loutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
51
Etude de cas Support d'étrier de frein à
disque
Système frein à disque hydraulique Hayes et
support frein
52
Etude de cas Support d'étrier de frein à
disque
Identification des contraintes projet 
53
Etude de cas Support d'étrier de frein à
disque
Critère identifié dans lAFE
Critère identifié dans lAFI
Critère identifié dans lAMDEC
54
Etude de cas Support d'étrier de frein à
disque
Recherche des attributs de lexigence 
55
Etude de cas Support d'étrier de frein à
disque
Formulation du but de simulation 
56
(No Transcript)
57
(No Transcript)
58
(No Transcript)
59
(No Transcript)
60
Pour créer un cas de simulation dans le métier
 déformation  il faut envoyer le résultat de
simulation par le lien  Envoyer  dans lespace
vérification des exigences. La consultation est
faite par le lien  consulter  dans lespace
validation des exigences
Etude de cas Support d'étrier de frein à
disque
Formulation du but de simulation 

61
Plan de lexposé
?
Loutil support de lapproche méthodologique
?
Validation de lapproche méthodologique- Etude de
cas
Conclusion et perspectives
62
Conclusion
Le calcul daide au choix doit permettre aux
concepteurs de répondre rapidement et
efficacement à des questions du type   pour
raidir au meilleur rapport coût/qualité ma
structure qui se déforme trop, dois-je augmenter
lépaisseur de plastique ou ajouter un jeu de
nervures ? .
La simulation doit être fonctionnelle et donc
apte à suivre les évolutions des fonctions du
produit. On peut ainsi avoir une trace à forte
valeur ajoutée par la gestion et la formulation
des buts de simulation utilisable pour des
remises en cause ou des évolutions des fonctions.
63
Conclusion
Nous confirmons daprès ce travail que les
exigences forment une ligne de base pour le
développement du produit et de la simulation
numérique. Ainsi, lapproche proposée offre un
support pour assurer la conformité dun système
aux exigences formulées et permet de prendre en
compte au plus tôt les contraintes des uns et des
autres et d'éviter les blocages, les arbitrages a
posteriori et les allers-retours.
Cette approche qui exige un formalisme capable
dapporter une structuration du processus de
calcul, une identification des connaissances
générées, la capture des informations du
processus de conception dans un objectif de
réutilisation, de capitalisation et de réduire
les délais de développement
64
Perspectives
Ingénierie Système
Gestion de Projet
Standards
Outil collaboratif
Ingénierie de vérification (Test)