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En anglais
RÉSUMÉ
La conception assistée par ordinateur est une technique mature, mais qui risque encore de subir de profondes évolutions. Cet article dresse un panorama des mutations possibles, notamment pour la modélisation fonctionnelle de systèmes complexes. La modélisation fonctionnelle représente un outil majeur où la CAO n'est plus simplement utilisée comme un outil de dessin, mais en exploitant pleinement ses possibilités.
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Computer-aided design seems mature, but profound changes will still change many things and, on the other hand, it is now closely linked with other technologies, including knowledge management. and numerical simulation and optimization. This article provides an overview of current developments that allow for more functional modeling. Functional modeling is a major issue where CAD is no longer simply used as a morphology modeling tool. Beyond the theoretical proposals, we show that the integration of CAD, considered the most upstream tool in a digital chain, based on knowledge and simulation, is the most operational approach to take into account the functions.
Auteur(s)
-
Yvon GARDAN : Professeur des universités honoraire
INTRODUCTION
La CAO reste en grande partie basée sur la modélisation géométrique, en particulier sur les aspects morphologiques (modélisation géométrique [H 3 750]). Elle est donc par nature assez éloignée de la conception fonctionnelle, tout en constituant une brique fondamentale. L’enjeu n’est plus maintenant simplement d’être capable de modéliser la morphologie d’un objet, mais de mettre en œuvre une approche systémique qui part du cahier des charges pour aboutir à un produit, en tenant compte des phases intermédiaires, qu’elles soient virtuelles (simulations…) ou réelles (fabrication…) et ultérieures (usage, recyclage…).
Cet article s’attache plus particulièrement à démontrer que l’une des solutions est de considérer la CAO comme l’outil le plus en amont, et en l’enrichissant et en le liant à d’autres technologies, de tendre vers une conception plus fonctionnelle. Nous allons voir comment les évolutions récentes ou des améliorations dans un avenir proche peuvent faciliter la prise en compte des fonctions par les systèmes de CAO en partant de la modélisation géométrique. Des développements ont permis de contourner un certain nombre de limites des modèles géométriques, sans toutefois déboucher sur des solutions totalement innovantes. Il est donc important de bien appréhender ces évolutions et leur intégration dans un contexte où la CAO doit tenir compte d’autres technologies comme la gestion des connaissances ou la simulation.
La première tentative pour enrichir les modèles géométriques a consisté à ajouter des informations technologiques, comme une couche s’appuyant sur la géométrie. On présente donc la conception par les caractéristiques (features) en détaillant certains algorithmes qui permettent de comprendre le fonctionnement des systèmes « modernes » de CAO.
En restant sur la même approche visant à enrichir la modélisation géométrique, cet article présente ensuite les méthodologies et modèles pour intégrer la CAO avec la gestion des connaissances, puis avec la simulation/optimisation numériques. Il est en effet nécessaire de maîtriser non seulement les aspects techniques, mais également les méthodologies qu’il est utile de suivre pour résoudre des problèmes par nature multi-modèles.
La multi-modélisation inhérente au fait qu’il n’existe pas un modèle unique en CAO est encore plus prégnante quand on considère les différentes technologies (simulation…). Avant de conclure, cet article propose donc une vision synthétique de la problématique des échanges et partage de données.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2003 par Yvon GARDAN
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Échanges de données
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4. Approche fonctionnelle par la simulation
Vérifier qu’un produit (ou une proposition de conception) correspond aux spécifications passe souvent par des phases de simulation. Un large éventail d’outils peut être mis en œuvre : simulation de mécanismes, de mise en forme des matériaux, de résistance… Leur association aux modèles de CAO apparaît de toute évidence comme un moyen de mieux appréhender le produit, sa fabrication et son comportement.
On peut étendre la simulation à des optimisations, en profitant de la capacité des ordinateurs pour tester des solutions alternatives. Les concepteurs, souvent par manque de temps, prennent des marges de précaution importantes afin d’éviter au maximum des problèmes de qualité lors de la fabrication. En faisant varier les paramètres, le système est capable de calculer plusieurs solutions dont certaines vont sans doute se révéler meilleures que celle proposée par le concepteur.
Le contexte industriel, les progrès effectués dans les modèles et dans les logiciels et la puissance constamment améliorée des matériels font de la simulation un outil incontournable de la conception. Il est en effet indéniable que l’utilisation de logiciels de simulation, sous toutes leurs formes, apporte des avantages importants : études de solutions alternatives, optimisation des produits, réduction voire disparition de prototypes physiques, évaluation des modes de fabrication, diminution des coûts et des délais, etc.
La conception d’un produit passe nécessairement aujourd’hui par des modélisations informatiques. Il est intéressant de voir l’ensemble des utilisations du ou des modèles comme un processus de simulation. Qu’il s’agisse de la visualisation sur un écran d’un modèle de CAO ou d’une étude de mécanismes, le processus est similaire : observer un modèle, en précisant les conditions de l’observation, en tenant compte de ses propriétés et, éventuellement après l’avoir transformé, présenter les résultats d’une simulation à un opérateur.
4.1 Domaines d’application et principes de la simulation numérique
La simulation se situe entre les aspects théoriques et les essais physiques. Les logiciels s’appuient sur la théorie, mais doivent la projeter dans l’espace informatique. Ils se servent des expérimentations pour valider leurs résultats et qualifier des paramètres (caractéristiques matériaux...
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Approche fonctionnelle par la simulation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROOZENBURG (N.), ECKELS (J.) - Product Design : fundamentals and methods. - John Wiley (1993).
-
(2) - SHAH (J.J.), MÄNTYLÄ (M.) - Parametric and Feature based CAD/CAM. - John Wiley & Sons (1995).
-
(3) - ZORIN (D.), SCHRODER (P.) et al - Subdivision for Modeling and Animation. - SIGGRAPH (2000).
-
(4) - FENG (C.X.), HUANG (C.C.), KUSIAK (A.), LI (P.G.) - Representation of functions and features in detail design. - Computer Aided design, 28 (12), p. 961-971 (1996).
-
(5) - GARDAN (Y.) - Conception et ingénierie numériques. - Harigue (2008).
-
(6) - CRAVEUR (J.C.), MARDEAU (D.) - De la CAO au calcul. - Dunod (2015).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Automatisation industrielle – Spécifications du standard d’échange et de transfert (SET). - NF Z68-300 - (déc. 1993)
-
Automatisation industrielle – Cadre de développement européen des normes expérimentales STEP. - Z68-350 - (déc. 1992)
-
Technologies de l’information – Automatisation industrielle – CAO.1 enveloppe numérique d’échange de données techniques. - Z68-360 - (sept. 1993)
-
Systèmes d’automatisation industrielle et intégration – Représentation et échange de données de produits (normes STEP). - ISO 10303 -
ANNEXES
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1/ Quiz d'entraînement
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2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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