Intérêt de la maquette numérique

1. source Du monde réel vers les maquettes numériques Une maquette numérique est une représentation 3D d'un produit généralement industriel, réalisée sur ordinateur en vue de l'analyser, le contrôler et le simuler. En anglais, maquette numérique se dit "Digital Mock-Up" ou DMU Intérêt de la maquette numérique La maquette numérique permet d'abord de comprendre un produit avant qu'il n'existe physiquement. Voir le produit c'est déjà le comprendre. Les techniciens et ingénieurs qui définissent le produit peuvent discuter plus facilement sur les solutions techniques possibles et peuvent en choisir la meilleure.Ensuite, les contrôles et simulations réalisés sur le produit avant qu'il n'existe vont permettre de détecter très tôt des problèmes ou des erreurs. Plus les problèmes sont résolus tôt, moins la correction coûtera cher à l'entreprise. L'intérêt n'est donc pas uniquement technique, il est aussi économique.

2. source Les TICE – Lien entre le réel et le virtuel • La conception assistée par ordinateur (CAO) • Permet de construire les formes des pièces et de les assembler en un produit • La modélisation par éléments finis (FEM) • le comportement du produit soumis à des sollicitations physiques : forces de pression ou de contact, forces aérodynamiques ou thermiques est étudié. • La réalité virtuelle (RV) • l'être humain sera immergé dans la maquette à l'aide d'un dispositif de visualisation stéréoscopique, il pourra agir et contrôler les efforts par une mesure de retour d’effort. • L’usine Numérique (UN) • L’usine dédiée à la fabrication du produit est analysée et simulée avant sa construction afin de localiser les problème liés à la chaîne de production. • La gestion des données techniques (GTD) • Les maquettes numériques lourdes peuvent contenir des centaines de milliers de pièces. Cette complexité doit être gérée.

3. Les TICE - évolutions des modes de fonctionnement Hier Dessins de plans Remontage à posteriori Mise à jour des fichiers CAO Fragilité de la nomenclature numérique Les données sont échangées Aujourd’hui Gestion de projet Maquettes numériques Une base de données unique pour le projet Environnement de conception adapté Les données sont partagées

4. La gestion de projet Il n’y a pas d’un côté les grands projets et de l’autre les petits projets !!! Un seul objectif dans le projet: livrer le produit à l’utilisateur dans les délais, celui-ci sera satisfait seulement si le produit et les services qui lui sont associés répondent à cette attente.

5. Le Produit • « Le produit » est le résultat d’un processus naturel ou d’une « activité humaine »: • La transformation d’une matière première (acier, pièce mécanique….) • Les assemblages (voiture téléviseur,…), Les sous-ensembles (circuits imprimes, tableaux de bord), Les plans. • Les transactions, les consultations (conseil, expertise,…) • La formation (cours, exposés, conférences,…)

6. Services associés • Audit de la qualité de service. • Le niveau de service inclus dans le produit. • Le niveau de service apporté par le système logistique. • Critères de service perçus par le client: • à la prise de la commande, • pendant l’exécution de la commande, • à la livraison • Pendant l’après-vente.

7. Niveau limite coût global Innovation Utilisation Transactions Coûts performances Le projet Actions Achats méthodes Niveau limite de performance La capacité d’innovation d’une entreprise assurera sa vie et sa survie mais il faut une culture du dépôt de brevets Maîtrise de la relation innovation-risque

8. La gestion de projet en électronique • La conception partielle d’un système électronique ou d’une fonction se réalise à partir d’un cahier des charges dans lequel est consigné l’ensemble des contraintes. • Les outils de l’étude et de la conception passent par une phase de recherche de fonctions (programmées ou intégrées) et une phase de simulations partielles. • Les phases de conception et de réalisation s’appuient sur l’utilisation de chaînes logicielles de simulation et de CAO (routeurs), qui peuvent être complétées par des outils CEM. • Dans la gestion du projet, la phase expérimentation est intégrée et permet souvent de paramétrer les outils de CAO et de cerner la réalisation finale.

9. Sciences industrielles et développement économique Ingénierie simultanée Dans le contexte concurrentiel actuel, et puisque les produits ont une durée de vie de plus en plus courte, il est crucial pour les entreprises d'améliorer les méthodes de développement de leurs produits, puisque cela va influer directement sur leur santé financière.La qualité des produits et la maîtrise des coûts sont des facteurs de succès importants, mais l'adéquation du produit aux besoins des marchés et le délai de développement sont devenus des facteurs cruciaux.

10. Ingénierie simultanée On définit le processus de conception comme l'ensemble des tâches permettant de partir d'une idée provenant des besoins du clients pour aboutir à un produit ou un service répondant aux attentes de ce même client.Certaines de ces tâches sont séquentielles, mais puisque le " time to market " (cycle de développement) doit être de plus en plus court, on réalise en parallèle, dans le même temps, plusieurs tâches : on commence les études de risques avant même d'avoir stabilisé l'analyse fonctionnelle, etc...

11. Ingénierie simultanée Ce concept est appelé Ingénierie Simultanée, Ingénierie Concourante, ou Développement Intégré; il repose sur : Des outils méthodologiques basés sur la qualité : Analyse de la valeur Analyse Fonctionnelle (CdCF,BDF,TAF), les études de risques AMDEC-FMEA, Design For Manufacturing, …) Des outils organisationnels :   Groupe Projet, Organisation par les Processus, …ainsi que sur des moyens technologiques : Conception Assistée par Ordinateur, Fabrication Assistée par Ordinateur, Prototypage Rapide, …

12. Outils de recherche et de communication Le Web et le droit (moral et patrimonial) WWW (World Wide Web outil de choix pour la consultation de l'information). Courrier électronique (communiquer par les réseaux) Listes de diffusion (communication dans une communauté) News(consultation volontaire des informations) Telnet (ouverture d’une session sur une machine distante ) FTP(protocole d’échanges de fichiers entre machines) FTP anonyme (serveurs conservant des fichiers d'accès public) WAIS (World Area Information Servers )

13. Généralisation de la maquette numérique (Citroën Picasso) mécanique Synthèse véhicule carosserie Plans d’essai, expérience Partage des données de conception équipementiers

14. Un outil de simulation pour quelles utilités ? • Critères de choix : un logiciel « ouvert » • La simulation des systèmes linéaires, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ? • La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets) • La simulation des systèmes non linéaire. • La programmation quel langage ? Enjeux pour l’élève et enseignement dans l’avenir

15. Les TICE – et les logiciels libres Qu'est-ce qu'un Logiciel Libre? (www.gnu.org/philosophy/free-sw.fr.html ) • L'expression «Logiciel libre» fait référence à la liberté pour les utilisateurs d'exécuter, de copier, de distribuer, d'étudier, de modifier et d'améliorer le logiciel. Plus précisément, elle fait référence à quatre types de liberté pour l'utilisateur du logiciel : • La liberté d'exécuter le programme, pour tous les usagers. • La liberté d'étudier le fonctionnement du programme, et de l'adapter à vos besoins. Pour ceci l'accès au code source est une condition requise. • La liberté de redistribuer des copies, • La liberté d'améliorer le programme et de publier vos améliorations, pour en faire profiter toute la communauté (liberté 3). Pour ceci l'accès au code source est une condition requise. • Un programme est un logiciel libre si les utilisateurs ont toutes ces libertés.

16. Qu'est-ce qu'un Logiciel propriétaire? (www.gnu.org/philosophy/free-sw.fr.html ) Le logiciel propriétaire est un logiciel qui n'est ni libre, ni semi-libre. Son utilisation, sa redistribution ou sa modification sont interdites, ou exigent une autorisation spécifique, ou sont tellement restreintes que vous ne pouvez en fait pas le faire librement. La Free Software Foundation suit une règle consistant à ne jamais installer un logiciel propriétaire sur nos ordinateurs, sauf à titre temporaire dans le but spécifique d'élaborer un remplacement libre à ce même logiciel. Exception faite de ce cas, nous pensons qu'il n'existe aucune excuse pour l'installation d'un programme propriétaire.

17. Choix d’un logiciel pour l’Education nationale Les choix d’un logiciel au niveau pédagogique sont guidés par les capacités de l’outil et certainement pas par une appartenance (sauf dans le cas d’une formation professionnelles où il est important de respecter les besoins exprimés par les standards utilisés par les industriels). Dans le cadre de l’Education nationale, les licences des logiciels dédiés aux professionnels sont acquises avec des prix négociés et sous réserve que leurs utilisations soient limitées à des apprentissages, toutes utilisations commerciales restent exclues.

18. Enjeux pour l’élève et enseignement dans l’avenir La conception partielle d’un système ou d’une fonction se réalise à partir d’un cahier des charges dans lequel est consigné l’ensemble des contraintes. Un diagramme sagital, en particulier, décrira les relations environnementales à respecter. Les outils de l’étude et de la conception passent par une phase de recherche de fonctions (programmées ou intégrées) et une phase de simulations partielles. Les phases de conception et de réalisation s’appuient sur l’utilisation de chaînes logicielles de simulation et de CAO qui peuvent être complétées par des outils FEM. Dans la gestion du projet, la phase expérimentation est intégrée et permet souvent de paramétrer les outils de CAO et de cerner la réalisation finale.

19. Utilisation d’un logiciel FEM Conception d’un pulseur d’air

20. Utilisation d’un logiciel de calcul Simulation de la commande

21. Dans cette conception assistée par ordinateur, les dispersions possibles sur les états de surface ne sont pas prises en compte. La représentation du produit est numérique donc forcément simplifiée et idéalisée. On ne peut pas tout simuler avec une maquette numérique! Pour passer de la maquette numérique à la réalité, il faut disposer des plans d’essai, de sensibilité et d’expérience.

22. Michel Aublin Enjeux pour l’élève et enseignement dans l’avenir Mesures et essais Produits et systèmes réels comportement Observations et Travaux à partir de : Décision technique Pour accéder Maquettes numériques Simulation informatique

23. Enjeux pour l’élève et enseignement dans l’avenir Il faut placer l’apprenant au centre de la formation des Sciences et Techniques industrielles, c’est un acteur actif qui doit acquérir l’expertise et le sens critique des solutions proposées. La construction de ses connaissances technologiques se fait en privilégiant une démarche expérimentale destinée à recueillir un faisceau significatif d’informations et dégager des règles, des principes, des méthodes généralisables. La gestion de projet permet un travail en groupe dans une situation interactive où le conflit socio-cognitif est privilégié (cf Philippe Meirieu). Hétérogénéité et pédagogie différenciée L’enseignement des STI doit évoluer vers une pédagogie par objectifs, expérimentale organisée autour de systèmes réels et de maquettes numériques permettant de parcourir en permanence ce lien indispensable entre la réalité virtuelle et le réel.