VERS L’INTRODUCTION DE CONTRAINTES D’INDUSTRIALISATION EN CONCEPTION PRELIMINAIRE

1. Laboratoire Transferts Écoulements Fluides Énergétique CNRS UMR 8508 Laboratoirede Mécanique Physique CNRS UMR 5469 VERS L’INTRODUCTION DE CONTRAINTES D’INDUSTRIALISATION EN CONCEPTION PRELIMINAIRE Serge Mouton serge.mouton@u-bordeaux1.fr

2. Un groupe, deux laboratoires, une thématique Groupe systèmes énergétiques et conception. Jean-Pierre NADEAU TREFLE Patrick SEBASTIAN TREFLE Denis TEISSANDIER LMP Domaine d’investigations scientifiques« l’Aide à la Décision et à l’Innovation en Conception Préliminaire » Conception Préliminaire : Phasage et jalonnement

3. Des espaces de solutions d’industrialisation Un espace de solutions d’industrialisation en conception détaillée. Ashby, 2003, Materials and design Architecture_1 Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 1.1 Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 1.2 Produit_1.1 Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 1.3 Produit_1.2 Produit_1.3 Espace de solutions d’industrialisation {ES1}

4. Des espaces de solutions d’industrialisation Un espace de solutions d’industrialisation en conception préliminaire. Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 1.1 Produit_1.1 Concept Architecture_1 Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 1.2 Architecture_2 Produit_1.2 Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 2.1 Choix Matériaux & Processus d’industrialisation 2.2 Produit_2.1 Architecture_3 Produit_2.2 Espace de solutions d’industrialisation {ES2}

5. Des espaces de solutions d’industrialisation Chacune des solutions est potentiellement intéressantes puisqu’elle permet de réaliser un produit conforme au cahier des charges. ? Produit_1.2 Produit_2.2 Espace de solutions d’industrialisation {ES1} Industrialiser un produit c’est choisir la solution d’industrialisation « globalement » la moins risquée. Espace de solutions d’industrialisation {ES2} {ES1} est inclus dans{ES2}

6. Le produit au stade de la conception préliminaire Caractéristiques structurantes en conception préliminaire Le produit : des composants. • Secteur industriel associé Produit Électroménager, transport, loisirs, .. • Assemblages Nb assemblages, niveau de complexité de montage et de démontage, .. Type_1, type_2, type_mixte, .. Composant A En conception préliminaire, de nombreux paramètres sont encore imprécis voir inexistants. Pour estimer les risques, nous allons donc « contraindre » cette phase de la conception en identifiant et en introduisant des caractéristiques produit structurantes liées à l’industrialisation. • Procédés d’assemblages Composant B Familles de procédés, variabilités des procédés, choix métiers coûts, .. AAC Composant C • Composants d’interaction ABC Nb, types des composants d’interaction, matériaux, .. • Composants Nb, types des composants, matériaux, .. • Procédés de fabrication Familles de procédés, variabilités des procédés, règles métiers, coûts, .. Whitney, 1999, Research and Engineering design

7. Des caractéristiques structurantes vers des familles de variables Des familles de variables Les valeurs associées aux variables de conception permettent de distinguer plusieurs configurations d’un produit Les valeurs associées aux variables d’industrialisation permettent de distinguer plusieurs configurations d’industrialisation Caractéristiques structurantesd’industrialisation Les valeurs associées aux variables auxiliaires, sont nécessaires pour formaliser les relations sous forme de contraintes Les valeurs associées aux variables de performance permettent d’estimer les risques

8. L’aide au choix des solutions d’industrialisation Les risques d’industrialisation. Pour aider au choix d’industrialisation, nous allons proposer des variables de performances qui permettront d’estimer des risques. Masoud Rais-Rohani - Définition d’index de manufacturing , 1999 – American Institute of Aeronautics and Astronautics capabilités, .. Risque Procédés nb d’assemblages, .. Risque Assemblage Risque Métiers nb d’interventions humaine, .. nb de composants standards, .. Risque d’Externalisation Risque Économique coût procédés,..

9. Modèle de connaissance et outil de résolution Pour chaque Vi {V}, rechercher Dik {D} / Dik satisfaisant toutes Cj {C} Concepts Modèle de connaissance Alternatives d’architecture Alternatives d’industrialisation Caractéristiques processus : Enchaînement Type procédé d’assemblage Type procédé de réalisation composants Risques : Risque procédé Risque métiers Risque assemblage Risque économique Caractéristiques produit: Dimensions Architectures Composants Critères de performance: Efficacités Poids Volumes Coûts Variables de conception et d’industrialisation Variables auxiliaires Langage de modélisation de la connaissance Constraints: X=Y; X<Y; (X=Y)→(U=Z) Domains: Real intervals, Integers, Enumerated values. Variables Variables de performance Constraint Explorer ® Le sujet de thèse porte sur l’intégration en conception préliminaire des variables d’industrialisation ? Modèle de connaissance Variables {V} Variables de conception Domains {D} Constraints (relations) {C} Domaines {D} Contraintes (relations) {C} Variables auxiliaires Variables de Performance Patrick Sebastian, 2006, Virtual Concept CSP={V} U {D} U {C}

10. Le modèle d’aide au choix d’industrialisation Variables de conception - formes et dimensions - matériaux - ….. Contraintes d’industrialisation Solutions Architecture + Industrialisation - risque procédé - risque métier - risque assemblage - risque d’externalisation - risque économique Rechercher un espace de solutions d’industrialisation Variables d’industrialisation - procédés - métiers -….. A 0 Variables de performance - capabilités procédés - assemblage (type, nb) - coûts matériaux - …. Solveur par satisfaction de contraintes

11. Partenariat industriel : Dassault, site de production de Biarritz L’entreprise possède une expérience d’industrialisation importante, non formalisée, dans la fabrication d’éléments structuraux en composites. • Investigation industrielle. • Définir un produit associé à un historique d’industrialisation. • Rechercher et formaliser la connaissance. • Proposer des variables pour l’industrialisation. • Définir des relations entre les variables. • Proposer un modèle d’industrialisation dédié. • Valider le modèle dédié. • Proposer une stratégie de développement d’un modèle global d’industrialisation d’éléments structuraux en matériaux composites.

12. Le modèle dédié RTM d’aide au choix d’industrialisation Conception et industrialisation de composants aéronautique. Variables de conception - formes et dimensions - matériaux - ….. Contraintes d’industrialisation Solutions RTMArchitecture + Industrialisation - risque procédé - risque métier - risque d’externalisation - risque économique Rechercher un espace de solutions d’industrialisation RTM Variables d’industrialisation - rayon de raccordement - position évents et buses - perméabilité A 0 Variables de performance - capabilités procédé RTM - coût matériau - …. Solveur par satisfaction de contraintes Pour une configuration donnée de variables d’entrée, le modèle permettra de définir les déclinaisons d’industrialisation RTM.

13. Conclusion Associer un espace de solutions d’industrialisation à chaque concept. Extraire des variables pertinentes à partir de caractéristiques structurantes d’industrialisation. Enrichir les familles de variables existantes et proposer une famille dédiée aux variables d’industrialisation. Aider au choix dans l’espace de solutions par l’estimation de risques. Concevoir en intégrant l’industrialisation et faciliter le choix dans l’espace de solutions.

14. Merci de votre attention.

15. Le longeron horizontal Main d’oeuvre Procédé (RTM) Préforme Matériaux • Gestes métiers • Dépouilles • Rayon de raccordement • Retrait total • Position orifices injection et évents. • Nb orifice injection • Nb évents • Température et pression • Temps remplissage résine moule • Classe de tolérances de dimensions empreinte moule • Type matériaux moule • Chemin écoulement résine • Nb parties du moule • Type variation épaisseur • Temps de cycle • Dimensions générales • Ordre empilages couches • Angles entre couches • Nb de couches • Épaisseur de stratifié • Taux de fibres • Type résine thermodurcissable • Viscosité résine • Interface matrice fibres • Orientation fibres / géométrie • Type architecture préforme • Tenseur de perméabilité • Classe de tolérance dimensions préforme • Position préforme dans le moule • Épaisseurs préforme • Catégorie préforme (tissé,…) • Surface composant développable ou non • Poids produit : poids ensemble composants + interfaces • Géométrie nominale • Nb composants  • Chargement mécanique produit • Chargement mécanique composant • Procédés d’assemblage • Type éléments standards • Aspect peau composant • Niveau de recyclage du composant • Niveau de pollution : parties non recyclable, pollutions pendant le cycle de fabrication • Coûts main d’œuvre • Coût outillage • Coût procédés • Coût matériau • Coût non qualité • Série • Plan de charge Longeron Environnement Industrialisation Produit Les variables de conception et d’industrialisation.