Techniques de modification de données CAO pour les revues de projet avec des systèmes interactifs hétérogènes

CAD Modification Techniques for Design Reviews on Heterogeneous Interactive Systems

• Auteur / Autrice : Yujiro Okuya
• Direction : Patrick Bourdot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Saclay (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique pour la mécanique et les sciences de l'ingénieur (Orsay, Essonne ; 1972-2020)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Appert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Theodore Lim, Thierry Duval, Cédric Fleury, Jean-Claude Martin, Alexis Paljic, Regis Kopper
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Theodore Lim, Thierry Duval

Mots clés

Mots clés contrôlés

Travail collaboratif

Conception assistée par ordinateur

Écrans tactiles

Réalité virtuelle

Mots clés libres

Réalité Virtuelle (RV)

Surface interactive

Interaction collaborative

Architecture distribuée

Conception assistée par ordinateur (CAO)

Virtual Reality (VR)

Interactive surface

Collaborative interaction

Distributed architecture

Computer Aided Design (CAD)

Résumé

Les revues de design industriel bénéficient des nouvelles technologies interactives pour devenir plus réalistes, immersives et collaboratives. Toutefois, la modification des données de conception (CAO) est toujours effectuées depuis un espace de travail traditionnel par des ingénieurs qualifiés. Des problèmes de communication entre les différents experts peuvent apparaitre lors des réunions de revue de projet et engendrer des erreurs d’interprétation des modifications. J’estime que les processus actuels de révision de la conception impliquant itérativement des discussions sur la conception et un ajustement des modèles 3d devraient fusionner. Cela pourrait réduire le nombre d’itérations de correction sur les modèles durant le cycle de développement en facilitant lesdiscussions et en permettant à des utilisateurs non spécialistes CAO de modifier les données. Dans cette thèse, j’ai commencé par interviewer des ingénieurs de l‘industrie et j’ai esquissé un scénario de revue de conception dans lequel tous les membres d’un même projet peuvent générer et comparer plusieurs alternatives de conception depuis des systèmes interactifs adaptés pour répondre aux besoins de leurs différents expertises. J’ai d’abord conçu un système de couplage entre un environnement interactif temps réel et des données de CAO (RV-CAO) capable de modifier et de mettre à jour au format CAO natif. J’ai ensuite proposé des techniques d’interaction pour permettre à des utilisateurs non experts en CAO de modifier les données CAO paramétriques en utilisant des systèmes depuis un système CAVE et un mur d’image. Pour le système CAVE, j’ai créé ShapeGuide, une métaphore d’interaction basée forme permettant aux utilisateurs de générer et de choisir parmi des alternatives de conception en agissant indirectement sur les valeurs des paramètres d’un modèle CAO. J’ai étudié comment ShapeGuide peut affecter la qualité d’une tâche de modification de données CAO par rapport à un réglage de valeur de paramètre basée sur un défilement unidimensionnel. Les résultats ont montré que ShapeGuide permettait une modification plus rapide, plus efficace et préférée par les utilisateurs. Pour l’interaction depuis un mur d’images, j’ai créé ShapeCompare, qui permet à plusieurs utilisateurs de générer et de comparer plusieurs alternatives de design. J’ai étudié comment ShapeCompare affecte la collaboration entre experts par rapport à une technique de visualisation adaptée aux écrans standard. Les résultats ont montré qu’avec ShapeCompare, des paires de participants effectuaient plus rapidement une tâche de résolution de contraintes multiples et utilisaient plus d’instructions déictiques. Les résultats présentés décrivent des propositions de nouvelles pratiques de révision de conception, se basant sur l’utilisation d’interactions immersives et de murs d’images, qui permettent la modification directe des données de conception d’origine par tous les membres du projet quelle que soit leur expertise en CAO.

Industrial design reviews benefit from emerging interactive technologies to become more Realistic, Immersive and Collaborative. However, the modification of design data is still managed in traditional workspace–Computer-Aided Design (CAD) systems on a workstation. As only engineers can apply modifications in such a workspace after the design review meeting, miscommunication between various experts could occur, resulting in unnecessary iterations. I argue that current processes of design reviews–design discussion and design adjustment– should merge. It could reduce the iterations, facilitate discussions and empower non-CAD experts to modify CAD data. In this dissertation, I started by interviewing engineers at an automotive industry and drew a new design review scenario in which project members can generate and compare several design alternatives in heterogeneous systems that can support needs from various experts. Based on the scenario, I firstly designed a VR-CAD system that can update the native format of CAD data in highly configurable interactive systems. I then explored interaction techniques for non-CAD experts to modify parametric CAD data with 3D and 2D interactive systems: a CAVE system and a wall-sized display. For the CAVE system, I created ShapeGuide, which allows users to generate and switch design alternatives of CAD data with a shape-based 3D interaction. I investigated how ShapeGuide affects a CAD data modification task compared to a standard one-dimensional scroll for parameter manipulation. Results showed that ShapeGuide was faster, more efficient and preferred by the users than the scroll technique. For the wall-sized display, I created ShapeCompare, which allows users to generate and distribute multiple design alternatives of CAD data using touch interaction. I investigated how ShapeCompare affects the collaboration among experts compared to a visualization technique suitable for standard screens. Results showed that pairs of participants performed a constraint solving task faster and used more deictic instructions with Shape- Compare. The presented findings for new design review practices using immersive systems and a wallsized display, allowing direct modification of the original CAD data by all project members regardless of their CAD expertise.