Spatiotemporal descrition and modeling of mechanical products and its assembly sequence based on mereotopology : Theory, model and approach

par Elise Gruhier

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Samuel Gomes et de Said Abboudi.

Thèses en préparation à Belfort-Montbéliard , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (UFC / UTBM) depuis le 01-10-2012 .


  • Résumé

    De nos jours, la définition et la gestion des informations techniques et des connaissances du produit en début de cycle de vie est cruciale, afin de développer des produits bien équilibrés vis-à-vis des métiers parcourant leur cycle de vie (i.e. assemblage, maintenance, désassemblage, recyclage, etc.). Cet objectif majeur demande, par conséquent, une complète attention et compréhension des responsables produits et concepteurs de toutes les intra-processus d’ingénierie (i.e. séquentiel, parallèle, en boucle fermé, rétro, etc.) et des flux d’informations parcourant le cycle de vie des produits. Afin de satisfaire ces exigences associées au cycle de vie du produit (Product Lifecycle Management), la présente problématique scientifique vise à proposer une nouvelle approche de représentation et d’exploitation des informations du produit, en particulier les informations essentielles au maintien des principes d’ingénierie intégrée et concourante (Concurrent Engineering). Pour surmonter les difficultés rencontrées dans l’ingénierie du cycle de vie des produits – tels que les problème de combinatoire, de raisonnement, de définition et d’évaluation – les chercheurs se sont inspirés des phénomènes naturels, des théories mathématiques, des questions philosophiques, des sciences cognitives, des techniques utilisées en médecine et biologie, etc. Une approche similaire est envisagée dans ce projet de thèse, dans lequel l’objectif scientifique est de représenter les informations relationnelles du produit sous format mathématique. Ici la méréologie et son extension incluant la topologie, la méréotopologie, comme théories mathématiques et philosophiques, seront considérées. De manière plus précise, la méréologie peut être considérée comme une collection de systèmes formels axiomatiques qui traitent des relations entre la partie et le tout (part-whole theory). La méréologie est à la fois une application de la logique des prédicats et une branche de l’ontologie, en particulier de l’ontologie formelle. La prise en compte de la topologie des frontières et des relations permettent d’aboutir à la méréotopologie, incluant prédicats, théorèmes et axiomes. En effet, la gestion des informations du produit et de ses gammes métier met en évidence le besoin d’une fondation logique, ceci afin de promouvoir la gestion cohérente par les systèmes PDM (Product Data Management) et la définition proactive par les outils CAO (Conception Assistée par Ordinateur) au sein du processus de développement des produits. Un effort d’investigation, dans les domaines de la conception intégrée du couple produit-process, de la définition de gammes métier (e.g. gamme d’assemblage/désassemblage), des modèles relationnels du produit (ontologiques) et des théories de « méréotopologie spatio-temporelle », sera demandé. Sur la base de cette étude, la problématique scientifique en sera renforcée et enrichie. Le travail consistera donc à considérer cette approche avec une description formelle réalisée dans la dimension spatio-temporelle. Ceci pourra s’implémenter dans la définition d’une ontologie spatio-temporelle du produit, afin de maîtriser le produit et son évolution temporelle d’un point de vue métier (comportement mécanique, assemblage, désassemblage, etc.). Cette implémentation ontologique devra être basée sur les languages OWL-DL (Ontology Web Language – Description Logic) et SWRL (Semantic Web Rule Language). Ces efforts auront pour impact la définition logique du produit selon différentes dimensions (spatiale, temporelle et spatio-temporelle), et comme conséquence une évolution des méthodologies de modélisation géométrique considérée comme statique d’un point de vue temporel. Un nouvel outil de « CAO spatio-temporelle » pourra être le déliverable du projet avec la définition de régions spatio-temporelles afin d’apporter une complète compréhension et inspection aux architectes produits et concepteurs des décision prises en conception et ceci dès les phases amont du processus de développement.