Une approche DFM multi-perspectives et multi-échelles basée sur la capitalisation des connaissances de fabrication

par Yósbel GalavíS Acosta

Projet de thèse en Mécanique-matériaux

Sous la direction de Lionel Roucoules et de Lionel Martin.

Thèses en préparation à Paris, ENSAM , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec LSIS - Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (laboratoire) et de INSM - Ingénierie Numérique des Systèmes Mécanique (equipe de recherche) depuis le 17-02-2014 .


  • Résumé

    Depuis une dizaine d'années, le domaine de la conception de produit et celui de la fabrication ont progressé considérablement. D'une part, les différentes stratégies de conception et les modèles relatifs à l'apparition de produits (ou systèmes) de plus en plus complexes (ex : Ingénierie Système, Mécatronique…) et, d'autre part l'évolution des procédés de fabrication (ex : fabrication additive…), de leurs connaissances et des outils de simulation ont généré le besoin d'un saut technologique pour la modélisation et la représentation d'un produit (i.e. de pièces). Cette augmentation d'informations et de connaissances liées au produit et au procédés de fabrication se traduit par une plus grande complexité des aspects (conception, de fabrication, de production, etc.) qui peuvent affecter les caractéristiques finales du produit. Quand on parle de développement de produits dans l'industrie, différents points de vue sont pris en compte et correspondent à l'heure actuelle à l'ensemble des parties prenantes dans le cycle de vie du produit (utilisation, fabrication, production, assemblage, exploitation, maintenance, fin de vie…). Chacun de ces aspects comprend des facteurs liés au modèle de donnée du produit (ex : géométrie CAO) et génère des informations ou des restrictions (i.e. contraintes) à prendre en compte dans la phase de conception du produit. Bien que cette stratégie fournisse un bon résultat, les connaissances impliquées relatives au lien conception-fabrication sont complexes et en grande nombre. Ainsi, les données, informations et connaissances doivent être manipulés correctement. Une mauvaise utilisation de ces connaissances peut conduire à une surcharge d'information qui peut conduire à des augmentations du temps de développement inutiles. De même, la contradiction entre certaines connaissances peut provoquer une défaillance dans la conception, limitant le modèle de façon inappropriée. Comme cela est mentionné précédemment, la quantité de données, d'information et de connaissances impliquée dans la conception du produit peut être très importante. De la même manière, identifier les aspects pertinents dans chaque étape et acteur (concepteur, fabricant, fournisseur, etc.) impliqué requiert une organisation bien structurée pour éviter les incohérences. Ainsi, il est nécessaire de: formaliser l'information, sélectionner l'aspect important lié à la connaissance des différents agents ; et de formaliser tout cela en vue de capitaliser les solutions du processus conjoint de conception et de sélection des gammes de fabrication. Dans ce sens, notre travail se concentre sur le besoin d'établir comment, peuvent être explorées ces connaissances et ces relations pour identifier les alternatives produit/procédés dès la phase de conception d'une pièce. L'objectif du travail de thèse est donc formulé comme : « la définition d'un système de modélisation multi-échelles permettant de modéliser le produit et sa gamme de fabrication par rapport à son évolution dans le temps et dès que les contraintes de fabrication sont données ». Et dans un même temps « la définition de ce modèle multi-perspective qui pourrait fournir une méthode dans laquelle la connaissance liée au modèle de la pièce peut être gérée au niveau des nœuds décisionnels concernant la définition de la pièce et de de sa gamme de fabrication ». La thèse vise à répondre et à fournir une méthodologie adéquate, des modèles et les connaissances doivent être liés et illustrés sur des cas d'étude. Pour cela, l'interaction entre les principes fondamentaux du DFM, KBE et la modélisation multi-échelles doit se faire dans un environnement de travail global. Cette interaction, permettra d'analyser les données, les informations et les connaissances: 1) à différentes échelles et 2) concernant l'intégration entre les aspects produit/procédés. Avec cela, l'objectif de générer une conception assistée par ordinateur pour la fabricabilité (CADFM) modèle peut être atteint.

  • Titre traduit

    A DFM multi-perspective and multi-scale approach based on the manufacturing knowledge capitalization


  • Résumé

    For ten years, the field of product design and the manufacturing grew considerably. On one hand, the different design strategies and models for the development of products (or systems) to more complex (ex, System Engineering, Mechatronics ...) and the other changes in processes manufacturing (ex. Additive manufacturing ...), knowledge and simulation tools have generated the need for a technological leap for modeling and representation of a product (ie parts). This increase information and knowledge related to the product and manufacturing processes resulting in greater complexity of issues (design, manufacturing, production, etc.) that can affect the final characteristics of the product. When talking about product development in the industry, different views are taken into account and correspond to present to all stakeholders in the product lifecycle (use, manufacture, production, assembly, operation, maintenance, end of life ...). Each aspect includes factors related to the data model of the product (ex. CAD geometry) and generates information or restrictions (ex. Constraints) to be considered in the product design phase. Although this strategy provides a good result, knowledge involved on the link manufacturing design are complex and in large numbers. For example, data, information and knowledge must be handled properly. Improper use of this knowledge can lead to information overload, which can lead to unnecessary increases in development time. Similarly, the contradiction between certain knowledge may cause a failure in design, limiting the model inappropriately. As mentioned above, the amount of data, information and knowledge involved in product design can be very important. Similarly, identify the relevant aspects in each stage and actor (designer, manufacturer, supplier, etc.) involved requires a well-structured organization to avoid inconsistencies. Thus, it is necessary to: formalize information, select the important aspect related to the knowledge of the various agents; and formalize all this in order to capitalize the solutions of the joint process design and selection of manufacturing lines. In this sense, our work focuses on the need to establish how this knowledge can be explored and these relationships to identify alternative products / processes from the room design. The aim of the thesis is formulated as: "the definition of a multi-scale modeling system for modeling the product and its production range from its evolution in time and as soon as manufacturing constraints are given." And at the same time "the definition of multi-perspective model that could provide a method in which knowledge-related model of the part can be managed at the level of decision nodes on the definition of the play and its production range". The thesis aims to respond and provide adequate methodology, models and knowledge must be related and illustrated case studies. For this, the interaction between the fundamental principles of DFM, KBE and multiscale modeling must be done in a global work environment. This interaction will analyze the data, information and knowledge: 1) at different scales and 2) for the integration between aspects of product / process. With this, the objective of generating a computer-aided design for manufacturability (CADFM) model can be achieved.