Jean-Sébastien Klein Meyer Journées GDR-MACS, Valenciennes 16-17 novembre 2006

1. Intégration métier pour l’émergence progressive de la solution produit : application aux mécanismes multi-physiques  Jean-Sébastien Klein Meyer Journées GDR-MACS, Valenciennes 16-17 novembre 2006

2. Plan • Introduction : contexte et objectifs • Modèle expert : choix des technologies • Limites actuelles • Le modèle FPPT • L’utilisation des paramètres • Modèle d’interface : • Décomposition fonctionno structurelle • Peaux et Squelette d’Usage • Conclusion

3. Knowledge Knowledge integration integration activities activities Time Time V : V : Variability Variability of data of data Design Design Process Process Collaboration Collaboration activities activities Time Time Q : Q : Quantity Quantity of data of data Evolution of Evolution of product’s product’s data data Introduction : contexte et objectifs Choix des procédés de fabrication Collaboration Activity Choix des technologies Modèles et outils pour l’expert Modèle de partage Modèle d’interface Modèle d’interface • Contexte : Conception collaborative multi-experte…… • Objectifs : • Formaliser la donnée sur le produit à travers des modèles (modèle expert, modèle d’interface, modèle de partage) : le futur des modèles gérés par les outils XAO actuels • Approche « au juste besoin » de l’intégration d’expertise pour l’émergence de la solution produit • Activité experte étudiée dans le cadre des travaux de thèse : choix de la technologie • Modèle Fonction Principe Physique Technologie • Validation de l’approche pour la conception de MEMS (micro)

4. Introduction : objectifs spécifiques et cas d’étude Triz, TechOpt… Base de connaissance Modèle de partage ModèleAvancé Modèle d’interface Modèle simplifié EF, Femlab… FPPT, Matlab… • Activité experte étudiée dans le cadre des travaux de thèse : choix de la technologie • Modèle Fonction Principe Physique Technologie • Cas d’étude • Consolidation sur des exemples à une échelle macroscopique • Validation de l’approche pour la conception de MEMS (micro)

5. Les limites actuelles : Pas de lien formel entre une fonction et la technologie associée Analyse comportementale : tardive dans le procédé de conception MEMS : pas de méthode de conception formelle pour la phase d’embodiment design [De Graves 04 ] Un exemple : un Switch MEMS : Réalisé lors d’un stage de Master à la DTU Switch : très caractéristique des fonctionnalités des MEMS Mécanisme relativement simple Choix de la technologie

6. Fonction - Principe Physique -Technologie : FPPT • Principe Physique comme lien entre la fonction et la technologie associée • Paramètre (fonctionnel, physique et technologique) exportable pour la simulation • Limites d’échelles • Traçabilité des choix de conception et de leur justification « formelle » • Synthèse de l’information (DFX par juste besoin) via les modèles d’interfaces

7. Fonction : Ce pourquoi le produit est conçu Définition mathématique ou « mécanique » Peut être décomposé en plusieurs fonction ou être redéfini Paramètre fonctionnel Provient de l’analyse fonctionnelle Proviens de la décomposition ou de la redéfinition de fonction Exemple FPPT : Fonction Contrôler un flux électrique : état ouvert/fermé Isoler/conduire le courant Créer une force Permettre le changement d’état par un mouvement Permettre un mouvement

8. Principes Physiques : principes, lois, théories… Paramètres physiques Découle de la définition Limite physique des paramètres Limite physique Limite d’échelle Perte énergétique Exemple Force électrostatique FPPT : Principe Physique Créer une force - A - V - εr Permettre un mouvement Loi de Hooke : σ=Eε E

9. Technologie : réalise une fonction à travers une structure Paramètres technologiques: Découle de son comportement et de sa structure Limite des paramètres technologiques Limite de la technologie Limite d’échelle Exemple Force électrostatique FPPT : Technologie Électrodes Loi de Hooke : σ=Eε Poutre L,e,h,I, E

10. Exportation des paramètres et des lois physiques outils de simulation : Matlab… Être capable de tester plusieurs Principes Physiques / Technologies au plus tôt lors dans le processus de conception Tracer les alternatives Evaluer l’influence sur les fonctions de la variabilité des paramètres pour chacune des alternatives Evaluer la robustesse de chacun des paramètres de chacun des solutions Influence avec les paramètres du processus de conception Exemple Exploitation des paramètres F a b L Cf. Guilain

11. Scénario de conception :le modèle FPPT

12. Modèle d’interface : décomposition fonctionno structurel • Modèle d’interface pour le partage d’une partie de informations à l’ensemble du groupe projet : traduction « systématique » du modèle FPPT • Modèle basé sur les flux énergétiques pour le partage des données fonctionno-structurelles • Définition des entités frontières (surface fonctionnelle du produit) : peau d’usage • Visualisation des flux énergétiques à l’intérieur du système : squelette d’usage • Exemple • Fonction interne : déformation de la poutre

13. Modèle d’interface :peaux et squelettes d’usage • Peau d’usage : toute surface à travers lesquelles circule un courant généralisé : • Courant mécanique (zone de contact entre deux pièces) • Courant magnétique (pôle d’un aimant) • Courant électrique • Squelette d’usage : matière qui transmet le flux énergétique dans la pièce entre les différentes peaux d’usage : • Section • Fibre neutre • Exemple

14. Conclusion • FPPT : un moyen de guider le concepteur • Ouverture d’esprit • Homothétie des technologies macro vers le micro • Utilisation de principes physiques inhabituels • Les avantages : • Prendre en compte les limites et pertes énergétiques • Reconception : facile de voir les impacts d’un changement de technologie (ou de principe physique) sur le comportement du système. • Analyse comportementale : permet la simulation très tôt dans le processus de conception • Moins de prototypage • Augmente le nombre de solutions alternatives étudiée

15. Avancée des travaux de thèse et perspectives • Résultats obtenus • Modélisation • Modèle FPPT • Interface FPPT / FS (P&S usage) • Interface avec les modèles de partage (ex modèle PPO) • Cas d’étude • Scénario de conception d’un Switch MEMS • Perspectives • Consolidation des scénarii de conception avec un lien vers d’autres expertises (ex : DFM) • Couplage de l’approche d’évaluation comportementale (Matlab) avec les méthodes pour la prise de décision (optimisation, robustesse, risques…) • Démonstrateur informatique • Méthode FPPT • Finaliser un démonstrateur pour l’ensemble de l’approche Cf. Guilain