CAO: des systèmes plus accessibles

CAO: des systèmes plus accessibles

Des systèmes simples, donc beaucoup moins chers et accessibles à tous apparaissent.Et les fournisseurs posent les jalons d'un raffinement technologique qui préfigure la CAO intelligente.

La mode des produits "light", après avoir bouleversé l'industrie agro-alimentaire, gagne-t-elle la conception assistée par ordinateur? Cette tendance, réelle, demande aussi à être relativisée. Une nuance subsiste, en CAO mécanique, entre les logiciels dits "technology driven" - d'un haut niveau technologique comme les Unigraphics, Euclid, Catia ou Pro Engineer, pour ne citer qu'eux -, dont la sophistication s'accroît, et les systèmes plus "basiques", sans connotation péjorative aucune. Autodesk, le leader mondial de la CAO, annonce aussi une version allégée de son logiciel Autocad, baptisée LT, pour "light", au prix public de 4995francs hors taxes. Ce logiciel, qui tourne sur PC 386/486 ou Pentium, sous Windows, offre des capacités étendues en modélisation 2D et les fonctions de base d'un système 3D. Lorsque leurs besoins augmentent, les utilisateurs peuvent migrer vers la version "normale" du logiciel Autocad. Bien sûr, pour ce prix, l'utilisateur ne dispose que des fonctionnalités de base. Mais elles couvrent les besoins de nombre de bureaux d'études. Toutes les conditions sont réunies pour qu'un public de masse qui n'avait pas encore abandonné la table à dessin adopte la CAO. "Beaucoup développent des versions édulcorées de leurs logiciels. Mais il s'agit plutôt de capter une clientèle qui montera plus tard vers le haut de gamme", estime un éditeur de logiciels. Ce haut de gamme possède au moins un point commun avec les logiciels "de base": le mot d'ordre est à l'ergonomie; tous s'engagent dans la voie de la convivialité. A tel point que les produits de ce type ne sont plus réservés aux grands comptes. Les PME elles aussi ont tout à y gagner. Les Forges de Bologne, une entreprise de 500personnes implantée près de Chaumont et spécialisée dans la transformation des métaux par mise en forme à chaud, en ont fait l'expérience. Le passage d'un logiciel de dessin 2D à une CFAO 3D a fourni des gains de productivité substantiels. Une prothèse de la hanche, qui exigeait auparavant cent cinquante heures de dessin, programmation et usinage, n'en demande aujourd'hui plus que quatre-vingt-dix. Le fabricant de machines d'emballages Kalix Dupuy a enregistré des gains du même ordre en adoptant un outil de conception 3D: les temps de conception d'outillage ont été réduits de huit à deux heures.

Rendre la complexitÉ transparente

Tous les efforts des grands éditeurs de logiciels de CAO mécanique, comme SDRC, PTC, EDS, Matradatavision et autres Computervision ou Catia, pour ne citer qu'eux, ont rendu la complexité transparente aux utilisateurs. Au nom de la souplesse d'utilisation, Computervision parle de modélisation "hybride": selon ses besoins, le concepteur passe à loisir d'une méthode de modélisation (classique, paramétrique ou variationnelle, dont l'un des avantages est d'éviter de rejouer toute la séquence de conception en cas de modification) à l'autre. Matradatavision étend son approche de modélisation adaptative à tous les types de géométrie. L'éditeur français a aussi "basculé" sur Cascade, son atelier logiciel labélisé Eurêka, pour le développement de ses nouvelles générations de logiciels de CFAO. Cette plate-forme de développement s'ouvre cette année sur le marché, non seulement pour la CAO, mais aussi pour toutes les applications scientifiques et techniques. Il a déjà été retenu par une grande société européenne spécialisée dans les ouvrages de génie civil. Grâce à une nouvelle interface graphique utilisateur, SDRC accélère la vitesse d'exécution: dans son logiciel I-DEAS Master Series, le nombre moyen de commandes nécessaires à une opération a été divisé par quatre. Les logiciels vont dans le sens du prêt à l'emploi. Le catalogue des modules dits "métiers", comme la tôlerie, la fonderie ou l'emboutissage pour les mécaniciens, s'épaissit. La dernière version de Pro/Engineer, le logiciel de Parametric Technology, s'accompagne d'un module baptisé Pro/Piping. Il permet au concepteur de prévoir un routage paramétré des canalisations équipées, des tubulures coudées et des tuyauteries dans les ensembles à concevoir. Si des modifications globales sont effectuées, le cheminement des canalisations est mis à jour automatiquement. Double avantage pour l'utilisateur: il peut se passer d'une maquette physique, et le système établit également un devis matériaux complet. Ce type de démarche correspond à une approche dite "objet" qui pointe le bout de son nez avec insistance. Les spécialistes parlent de "feature modeling", que l'on peut traduire par modélisation avec des entités ou des formes caractéristiques. But de telles méthodes: réduire les délais de conception en procurant à l'utilisateur la faculté de ne pas se cantonner à la manipulation de données brutes, d'éléments géométriques isolés. Selon son type de production, un concepteur a ainsi la faculté de définir ses propres entités: un fabricant de meubles peut avoir besoin d'une "feature" poignée de porte. Dans EMS 3 d'Intergraph, l'utilisateur peut modéliser des entités communes en mécanique telles que des trous, des bossages, des fentes ou des trous fraisés. Ces "features" peuvent être placées dans une bibliothèque afin de resservir à volonté. Une fois placées dans le modèle solide, ces entités deviennent des éléments intégrés et associés au modèle de conception. Ces méthodes connaissent une diffusion de plus en plus large. D'un éditeur de logiciels à l'autre, les approches se distinguent surtout par la terminologie employée pour se démarquer de la concurrence. L'ensemble de ces fonctions avancées favorisent le travail en groupe: quand un chef de projet soumet l'esquisse d'une pièce aux membres de son équipe, ceux-ci peuvent créer des plans, générer des parcours d'outils ou opérer des simulations pendant qu'il affine son travail de conception. Si une modification intervient, elle est prise en compte automatiquement dans les différentes applications, et l'ensemble des données est remis à jour. Finies, les ressaisies de données! Forte de ces fonctionnalités, la conception assistée se met au diapason de l'ingénierie simultanée. De quoi demain sera-t-il fait? Certains avancent déjà l'expression de "CAO intelligente". Des fonctionnalités dites "experts" - par référence aux systèmes experts - devraient apparaître avec l'intégration des règles de travail de conception dans les grands logiciels. La CAO sera alors plus qu'un système d'information traitant de conception et de modélisation: elle jouera véritablement un rôle d'aide à la décision.

L.V.

Seifel automatise la conception

Exploiter à fond les possibilités de la CAO: telle est la démarche de Seifel, une entreprise de 280personnes implantée à Saint-Malo. Cette PME spécialisée dans la transformation des plastiques par injection et extrusion a poussé la sophistication jusqu'à automatiser la conception d'une partie de sa production, celle des armoires électriques modulaires, une gamme standard construite comme un Lego en lames extrudées. Une interface homme-machine spécifique a été développée sur la base du logiciel de CAO Medusa de Computervision. Par un jeu de questions-réponses, l'utilisateur entre les caractéristiques de l'armoire dont le commercial a pris la commande. Il indique les dimensions et précise l'emplacement des différents éléments. Du traitement de ces données résulte un dossier technique complet, comprenant le plan d'ensemble, les plans de détail, les nomenclatures et les fiches de débits des lames extrudées. En termes de volume, 50% de la capacité du bureau d'études a ainsi été automatisée. Les gains sont appréciables: "La réalisation d'un dossier technique complet demandait auparavant deux à trois jours. Elle a été réduite à deux ou trois heures", témoigne Franck Caillet, administrateur des systèmes CAO. L'impact sur les délais de commande client est tout aussi important. Ramené à deux ou trois semaines, il a été pratiquement divisé par deux, avec une fiabilité accrue. D'ici à la fin de l'année, Seifel perfectionnera ce dispositif. La partie commerciale, déjà informatisée pour l'établissement des devis sur Excel de Microsoft, sera interfacée à la conception. Les fichiers Excel seront convertis en Ascii afin de pouvoir être lus sous VMS, le système d'exploitation des machines Vax sur lesquelles tourne la CAO. Lorsque le développement des passerelles informatiques sera achevé, il n'y aura plus aucune rupture dans la chaîne d'information entre la prise de commande sur le terrain par le commercial et le bureau des méthodes de l'usine!





Bon à savoir

La petite "guéguerre" des plates-formes de CAO pourrait bien s'achever dans les prochaines années par une écrasante victoire des stations de travail. Elles représentent 42% du marché et enregistrent le plus fort taux de croissance.

L'heure est aux architectures client/serveur sous Unix, et il n'y a plus de premier équipement en CAO sur des mainframes. Bien qu'ils détiennent 50% de la base installée, les micro-ordinateurs pourraient aussi marquer le pas malgré l'augmentation de leur puissance.

La nécessité d'ajouter des périphériques pour la CAO rend finalement un micro-ordinateur aussi cher qu'une station de travail. En entrée de gamme, les prix de ces dernières se situent autour de 30000francs.





Hispano-Suiza abandonne les grands systèmes

Venu à la CFAO il y a une dizaine d'années, l'équipementier aéronautique Hispano-Suiza remet en cause son système centralisé. Equipé d'un logiciel Cadam sur un grand système IBM 4381, le site de Bois-Colombes s'est retrouvé confronté aux limites d'une organisation centralisée ainsi qu'à des difficultés d'évolution. "Nous n'étions plus aux standards du marché", se rappelle Jean-Michel Sanchez, du service logistique et production. Un audit avait mis en exergue une maintenance de qualité moyenne et la difficulté d'avoir des corrections rapides. En fabrication assistée par ordinateur (FAO), les améliorations à apporter sur les postprocesseurs des machines-outils à commande numérique auraient été trop coûteuses à réaliser sur un mainframe. Le choix d'une solution sur micro-ordinateur s'est imposé d'emblée pour la FAO, car les logiciels sur PC atteignent un niveau de performances qu'ils n'avaient pas il y a deux ans encore. Le million de francs investi pour la FAO (le logiciel de FAO S4X de Concepts Infographies sur des PC Tandon 486 DX 33) devrait être rentabilisé en deux ans. Des gains sont obtenus sur les temps de réalisation de programmes, réduits de 25 à 50%, ainsi que la possibilité de paramétrage pour les pièces répétitives. La prochaine phase de la remise à plat du système touchera la CAO: Pro Engineer de Parametric Technology est appelé à se substituer à Cadam. Tout le bureau d'études travaillera alors en architecture client/serveur sur des stations Digital.

SPECIAL INFORMATIQUE INDUSTRIELLE

Fédérer ou échanger l'information

Les SGTD et la GED ont le vent en poupe.Les entreprises s'attaquent aujourd'hui à leurs problèmes de flux d'information et de documents générés.

Que d'heures passées à traiter des documents et des données, dans la vie quotidienne d'une entreprise! Selon une étude du Gartner Group, les cadres passent 15% de leur temps à manipuler des documents, et près de 20% à en préparer. De surcroît, le transfert des informations sur papier induit une forte probabilité d'erreurs. Et si les données ne sont pas à jour, impossible de tenir les délais! Même la documentation joue un rôle dans le "time to market": un grand éditeur de logiciels a dû un jour retarder le lancement d'une version révisée parce que la documentation n'était pas prête... Les systèmes de gestion de données techniques (SGDT) et la gestion électronique de documents (GED) deviennent les deux moyens privilégiés de résoudre de tels problèmes. Souvent confondus, GED et SGDT ont des fonctionnalités distinctes, mais ne s'imbriquent pas moins l'un dans l'autre. Longtemps négligé, l'aspect documentaire est aujourd'hui reconnu comme fondamental. Tout ce qui se fait et tout ce qui se dit dans une entreprise est consigné dans la documentation. Et lorsqu'un industriel isole les problèmes de documentation, il se rend compte de leur coût. Il n'y a pas qu'une GED. De la gestion électronique de documents statique, limitée à l'archivage, à la production de documents, elle offre un large éventail de possibilités. Bien que la GED ne soit pas un outil d'informatique industrielle stricto sensu - les assureurs ou les banquiers en sont friands -, elle ne cesse de gagner du terrain dans l'industrie. Dans son usine de Le Theil-sur-Huisne (Orne), où il produit des pièces de tôlerie pour l'automobile, l'équipementier Lebranchu utilise un système Interleaf pour créer les fiches installées à chaque poste de travail dans l'atelier. Celles-ci contiennent toutes les informations dont l'opérateur a besoin pour accomplir son travail, la référence de la pièce, les modes opératoires, les consignes de sécurité, le conditionnement, la maintenance des équipements de production et la qualité, avec un schéma de la pièce désignant les différents points à surveiller. Une fiche est créée au lancement de chaque nouvelle production, et elle évolue au rythme des modifications. Pour les schémas, la GED importe les informations du logiciel de CAO via une interface spécifique. Avant l'introduction de la GED, les fiches étaient tapées à la machine par une secrétaire et, plus tard, réalisées sur un micro-ordinateur. Jacky Morière, responsable informatique industrielle, estime que "le temps de création des fiches a été divisé par deux, et celui des modifications réduit de trente à dix minutes".

UNE ORGANISATION PLUS PERFORMANTE

Tout comme la GED, les SGDT font bon ménage avec les autres briques de l'informatique de l'entreprise. Leur champ d'action se situe sur le même plan: une organisation plus performante. On estime, par exemple, que les gens des bureaux d'études passent près de la moitié de leur temps à gérer et à suivre l'information. Un temps susceptible d'être largement comprimé: la mise en place d'un SGDT peut entraîner des gains évalués à 30%. Quant à la fiabilité de l'information générée par un SGDT, elle n'a pas de prix... "Les grandes sociétés ne peuvent pas faire autrement que de s'équiper", considère Jean-Louis Lequeux, consultant IDC/All in Ware. Tous les grands comptes ou presque sont engagés dans un processus de refonte de leur organisation informatique. Aux mainframes, devenus trop lourds à gérer et à maintenir, se substituent des systèmes ouverts sous Unix, fondés sur des clients/serveurs avec des stations de travail et des micro-ordinateurs. Dans ces nouvelles organisations, les SGDT constituent le liant entre les différentes applications. La demande existe, et l'offre s'organise: plusieurs grands constructeurs informatiques (dont IBM, Hewlett Packard, Digital, Control Data) ont mis un système à leur catalogue. Les éditeurs de CAO, comme EDS, Computervision ou SDRC, les ont imités. La CAO et les SGDT se sont mariés sur le tard, mais tous deux entretiennent des liens privilégiés. Les bureaux d'études ont engrangé des cargaisons de fichiers informatiques. Un certain nombre d'entre eux ne se sont pas aperçus qu'ils ont mal rangé leurs fichiers, et ne les retrouvent plus... "Le problème de la CAO est que l'on ne voit pas la différence entre un système bien ou mal organisé. Chacun est conscient qu'il y aurait besoin d'une organisation des données de conception", remarque un consultant. Si les SGDT décloisonnent l'entreprise, ils n'améliorent pas ipso facto le personnel. Qu'il faut former et informer.

UNE NOUVELLE FAçON DE TRAVAILLER

Les SGDT font parfois peur. Appelé par un client attiré par les potentialités de ces systèmes, un fournisseur lui recommanda de commencer par revoir son organisation. La gestion des données, lui dit-il avec honnêteté, implique que les différents services communiquent. L'entreprise en question possède deux bureaux d'études. La logique imposait donc de les réunir dans des locaux contigus. Ce qui fut fait lors d'un déménagement préalable à la mise en oeuvre du projet. Dès le lendemain, des armoires et des affiches masquaient la paroi vitrée, ce qui marqua la fin du projet. La question du temps se révèle tout aussi capitale. L'implantation d'un SGDT est un projet lourd et long. "C'est un investissement d'infrastructure, fait pour durer. Le retour sur investissement se situe dans le long terme", précise Jean-Louis Lequeux. A court terme, un SGDT peut apporter une conception plus rapide, mieux vécue surtout. Si l'entreprise s'y prend bien, il introduit une nouvelle manière de travailler qui ne coûte pas plus cher que l'ancienne. Les gains commencent à apparaître ensuite, car on dispose en conception d'une base de données plus "propre", qui facilite la vie de l'entreprise. A long terme, les gains deviennent significatifs: l'entreprise se trouve dans une meilleure configuration pour gérer le cycle de vie du produit, ses différentes variantes, et même la maintenance. Dans une activité répétitive, les déclinaisons de gammes sont plus aisées. Lorsqu'elle est bien comprise, et que les écueils humains sont contournés, l'intégration paie. Une enquête réalisée auprès d'une trentaine d'utilisateurs européens, américains et japonais par Coopers & Lybrand et Sherpa, l'un des principaux fournisseurs du marché, a permis de mettre en évidence la structure des gains entraînés par les SGDT: les temps de mise sur le marché ont été réduits d'environ 20%, et ces sociétés ont accru leur productivité de 15 à 30%. Bien au-delà des effets de mode sur l'ingénierie simultanée, les SGDT et la GED touchent la partie immergée de l'iceberg et révèlent des gisements de productivité jusqu'alors inexplorés.

L.V.

SGDT: Philips TRT à la pointe

Couplage de la CAO avec la gestion de production et la gestion commerciale, informatisation de la gestion des documents et des normes: pour Philips TRT, une des branches de la division systèmes de communication de Philips, la modernisation de l'informatique technique est une priorité stratégique. Tout démarre il y a trois ans. Une étude met en évidence la nécessité de globaliser le traitement de l'ensemble des informations, tant de gestion que techniques. Une seule solution: s'équiper d'un système de gestion des données techniques. Le projet prend forme au milieu de 1992, avec l'achat du SGDT Sherpa. Le premier axe concerne la gestion des documents et normes. Depuis octobre dernier, l'ensemble de la documentation technique est numérisée et devient, tout comme les normes, accessible de n'importe quel poste. "Aujourd'hui, les usines n'ont plus besoin d'archiver leurs plans. Quelque 5000dossiers papier ont ainsi été détruits à Rouen", explique Daniel Pillons, de la direction des opérations au siège du Plessis-Robinson. Le coeur du système se dissimule sous le sigle Noemi: il touche les études, les nomenclatures des produits et la mise en production. "Avec un SGDT, nous pourrons gérer les besoins des deux processus, études et production, dans le même ensemble informatique", commente Daniel Pillons. L'introduction de la gestion des données techniques marque la fin de la vieille et traditionnelle coupure entre les études et la production. "Nous gagnerons en souplesse. La gestion des données techniques clarifiera aussi l'exercice des responsabilités", estime Daniel Pillons. Cette partie du système n'est pas encore opérationnelle. Le "grand soir" est fixé au 30juin prochain. La voie la plus audacieuse a été retenue: toutes les informations actuellement contenues dans la base de données de la gestion de production basculeront le même jour dans le système Sherpa. Lorsque l'ensemble sera en exploitation, la gestion commerciale, la gestion de production assistée par ordinateur et la CAO seront reliées à une base de données unique. Les responsables du projet espèrent amortir l'investissement de 10millions de francs en trois ans, grâce à des économies sur les coûts d'exploitation, à la disparition de la facture de facilities management pour la gestion de production et à l'ensemble des gains immatériels générés par une organisation plus souple et une information fiabilisée. Le système de gestion de données techniques installé chez Philips TRT (ici Le Plessis-Robinson, en région parisienne) permet à des utilisateurs de différents services ou sites de travailler simultanément sur un même projet.

Simulation: vers une chaîne complète de conception

Intégrer les logiciels de simulation cinématique et dynamique et ceux de CAO d'automatismes permettrait de valider tout un système sur l'écran d'un ordinateur.

En marge des logiciels de CAO, qui permettent de dessiner des pièces à l'écran, des outils de simulation sont nés pour affiner et compléter la conception de systèmes mécaniques complexes. Le calcul de structure, depuis des années, valide une forme de pièce en fonction des contraintes physiques qu'elle doit subir. Plus récents, les logiciels de simulation cinématique et dynamique donnent aux ingénieurs le moyen d'étudier des assemblages de pièces en mouvement: chaque partie et chaque articulation sont représentées par un modèle numérique, et l'ordinateur calcule les contraintes en chaque point du système. Pour mettre en action ces mécanismes virtuels, et tester tout aussi virtuellement des lois de commandes (asservissements...), des logiciels de CAO d'automatismes existent aussi sur le marché. Devant ce foisonnement d'outils, il est tentant d'imaginer une chaîne complète de conception qui permettrait de valider tout un système sur l'écran d'un ordinateur. Mais si, en pratique, on n'en est pas encore tout à fait là, la tendance est à l'intégration. Ainsi, CAO et simulation dynamique savent maintenant coopérer de manière quasi transparente pour l'utilisateur. Dads, le logiciel de simulation de Cadsi, travaille sans problème à partir des géométries de pièces définies dans Catia (Dassault Systèmes) et Pro/Engineer (PTC). Son concurrent direct, Adams (diffusé en France par Tedas), est interfacé avec Computervision, PTC, Intergraph, SDRC, EDS Unigraphics et Matra Datavision. Mechanica, un ensemble d'outils qui comprend notamment des modules de calcul de structure et de simulation de mécanismes (distribué en France par Cefi), fournit un lien avec Catia, Pro/E, Cadds 5 de Computervision, et bientôt avec les CAO de Hewlett Packard et d'EDS Unigraphics. Pour fiabiliser ces interfaces entre la conception géométrique et les modules de simulation, Mechanica propose maintenant un ajustement automatique de la tolérance sur les raccords de surface, qui entre en jeu au moment de l'importation d'un modèle de CAO. Entre le calcul de structure et la simulation dynamique, la communication peut aussi être très fructueuse. Elle fonctionne d'ailleurs (en théorie) à double sens. Première utilisation qui vient logiquement à l'idée: puisque la simulation dynamique calcule les efforts exercés en chaque point d'un système mécanique en mouvement, pourquoi ne pas réutiliser ces résultats, souvent difficiles à obtenir par voie expérimentale, en entrée du calcul de structure? Celui-ci donnera alors la répartition des contraintes dans les pièces et les modes propres de vibration. Chez Cadsi, Polyfem - logiciel d'analyse par éléments finis développé au centre de recherches IBM d'Almaden (Californie) - permet cette approche intégrée: les contraintes calculées par Dads peuvent être transférées dans Polyfem afin d'optimiser les dimensions d'une pièce. L'autre coopération entre simulation dynamique et calculs par éléments finis vise à tenir compte de la flexibilité de certains sous-ensembles dans le comportement dynamique d'un assemblage. Ainsi, Dads propose, à travers son interface avec les principaux codes d'éléments finis, de superposer des comportements flexibles aux comportements rigides supposés par la simulation dynamique. Un processus analogue est proposé dans Adams. "Le transfert des efforts calculés par simulation dans le logiciel de calcul de structure est assez facile; en revanche, l'importation de la flexibilité dans un modèle de simulation dynamique demande une certaine expérience", reconnaît Vincent Fargeot, de Tedas.

CALCUL NUMÉRIQUE: VERS L'INTÉGRATION

Si le calcul de structure et la simulation dynamique apprennent peu à peu à parler le même langage, la liaison entre un outil comme Adams et un logiciel de CAO d'automatismes comme Matrixx est a priori naturelle. A l'Etas, l'établissement technique de la DGA à Angers, on simule déjà, avec Adams, le comportement dynamique de véhicules (camions, blindés...) sur divers terrains et au passage d'obstacles. Les ingénieurs de l'Etas ont, plus récemment, acquis Matrixx (également chez Tedas), afin de compléter les simulations en programmant des lois de commandes sur les véhicules virtuels (accélérations, freinages, virages...). Le calcul numérique fait lui aussi sa révolution vers l'intégration. Spectrum, logiciel commercialisé par Centric, une entreprise fondée par des "cerveaux" de l'analyse numérique, est le premier outil de calcul "multiphysique" du marché. En effet, jusqu'ici, les codes de calcul proposaient une approche séparée des différents phénomènes physiques: mécanique des solides, mécanique des fluides, thermique, etc. Or, des problèmes importants, tels que le comportement dynamique d'une aile d'avion, le fonctionnement d'un amortisseur hydraulique, le refroidissement de circuits intégrés électroniques ou encore l'étude de l'aquaplanning des pneus mettent simultanément en jeu plusieurs phénomènes physiques. "Grâce à des avancées théoriques et à la puissance des ordinateurs aujourd'hui disponibles, Spectrum permet pour la première fois de faire interagir ces phénomènes dans un même calcul, et par conséquent d'étudier des problèmes impossibles à calculer autrement", souligne Hervé Debaeker, président de l'Apcas (Association pour la promotion de la conception et de l'analyse des structures). Même s'il n'y a pas tous les jours un saut technologique comparable, l'informatique scientifique n'est pas avare de nouvelles méthodes et de nouveaux outils de calcul. Mais, pour un industriel, il faut bien, à un moment donné, arrêter ses choix. Chez Thomson-CSF, une chaîne complète de conception est en cours d'installation. Son objectif est de simuler entièrement... des simulateurs! En effet, la division simulateurs du groupe électronique, qui commercialise notamment des simulateurs pour la formation des pilotes d'Airbus, dispose maintenant d'une panoplie complète: Pro/Engineer pour la modélisation géométrique, Mechanica pour le calcul de structure, Dads pour la simulation dynamique, et Matrixx, qui facilite la mise au point des lois de contrôle.

DES DISPOSITIFS COMPLEXES

Il faut dire qu'un simulateur d'avion (qui reproduit en particulier les mouvements d'une cabine) met en jeu des dispositifs complexes, et associe, par exemple, une cinquantaine d'éléments, articulés par une trentaine de liaisons. Le bureau d'études utilise cet ensemble d'outils pour moderniser des simulateurs existants et préparer de nouvelles générations. Une chose est de disposer de multiples outils; une autre de faire fonctionner cette chaîne de manière intégrée. Entre Pro/Engineer et Dads, c'est fait: les géométries et les assemblages définis en CAO sont repris dans Dads pour la simulation dynamique, qui fournit en sortie les efforts sur tous les éléments. Ces forces calculées sont alors injectées dans Mechanica (mais sans transfert direct) pour le calcul de structure. Avec Matrixx sont définies des lois de contrôle théoriques qui seront injectées dans Dads pour être validées sur le dispositif virtuel en mouvement. Une manière de "boucler" le cycle de conception. A l'Etas, on est encore plus ambitieux. L'établissement de la DGA est en train de s'équiper en systèmes de "réalité virtuelle": logiciels de synthèse d'images et casque de visualisation, qui permettront de créer un environnement virtuel de conduite, et finalement d'introduire le pilote dans la boucle de simulation des véhicules.

THIERRY LUCAS

Trois questions à

Responsable du bureau d'études de Snobeck *

Comment avez-vous été amené à utiliser la simulation dynamique?

Notre société est spécialisée dans la modification de voitures de tourisme pour la compétition. Pour un constructeur comme Opel, par exemple, nous transformons différents organes d'un modèle pour l'adapter aux conditions d'une course. Nous utilisons la simulation dynamique pour reconcevoir les suspensions et la direction. Ces études sont menées avec le logiciel Adams, sur un PC 486. Avec ce type de matériels relativement économique, on obtient sans problème la simulation d'une suspension en deux ou trois minutes.

Quels résultats en obtenez-vous?

D'abord, une meilleure qualité de conception.Nous travaillons sur des systèmes de plus en plus complexes, et il nous faut rester en phase avec le niveau croissant de la compétition automobile. Par ailleurs, nous devons souvent modifier, calculer, fabriquer et tester une nouvelle suspension en quelques semaines. La simulation permet d'avoir un retour d'informations plus rapide, et contribue à raccourcir les cycles de développement.

D'autres applications de la simulation sont-elles prévues?

Nous envisageons d'étudier d'autres systèmes articulés, comme les commandes de boîtes de vitesses. Par ailleurs, nous développons une simulation de véhicule complet, en testant par exemple le comportement d'un modèle équipé de ses quatre suspensions dans différentes situations. Une manière pour notre entreprise de mener nos propres recherches, en dehors des contrats avec les constructeurs.

* La société Snobeck, à Magny-Cours (Nièvre), emploie 50personnes et a réalisé 45millions de francs de chiffre d'affaires en 1993.

Aérospatiale: des cellules de fabrication simulées sur ordinateur

Avec l'A340, Airbus a sorti son premier avion entièrement conçu en CAO. Mais la modélisation numérique ne s'arrête pas à la conception des pièces: pour mettre au point des processus de fabrication, la division avions d'Aérospatiale utilise un logiciel de programmation et de simulation de robots et de machines automatisées. A l'usine de Nantes, quatre stations Silicon Graphics équipées du logiciel Robcad de Tecnomatix facilitent la mise en place de cellules de production robotisées. Trois applications de Robcad sont opérationnelles. Le site de Nantes assemble notamment les tronçons centraux des avions. Six machines à riveter déposent des milliers de rivets sur chacun des panneaux qui composent ces tronçons. Ce processus a pu être robotisé avec Robcad grâce à la simulation, qui détecte les collisions éventuelles entre l'outil et le panneau hérissé de raidisseurs. Du coup, cet atelier est capable de sortir une première pièce "bonne", et de faire évoluer le process en évitant des dizaines d'heures de test du programme sur la machine. C'est aussi grâce à la programmation hors ligne que la dépose d'un cordon d'étanchéité sur chaque rivet a pu être effectivement robotisée: dans ce cas, une programmation par apprentissage, fastidieuse et coûteuse, était rédhibitoire. La troisième application de Robcad est liée à l'usinage chimique d'alvéoles dans des panneaux d'alliages légers (à des fins d'allégement). Pour cela, un masque est d'abord projeté sur le panneau. Les parties à usiner chimiquement sont alors découvertes par découpe laser du revêtement. Cette opération a pu être automatisée dans une cellule complexe qui comprend un robot et une pléiade de vérins qui supportent la tôle, représentant trente à quarante axes. Ces derniers constituent un outillage flexible et remplacent avantageusement les gabarits qu'il fallait fabriquer pour chaque pièce. Dans une autre cellule analogue sont réalisées des opérations de perçage et de détourage. Prochaine utilisation de Robcad: la programmation des machines à mesurer.

Le prototypage rapide sort de la confidentialité

Procédé de fabrication par empilement de couches, le prototypage rapide passe encore pour une technologie de spécialistes.Mais il pourrait se démocratiser rapidement. Le prototypage rapide souffre encore d'une certaine confidentialité. Cinq cents machines seulement ont été vendues dans le monde depuis l'apparition du premier équipement, voilà sept ans. Pourtant, ses potentialités sont telles qu'il pourrait être promis à un brillant avenir. Certains n'hésitent pas à évoquer des perspectives de croissance annuelle du marché de l'ordre de 35%. On est loin de la déprime du logiciel... Pour l'heure, les chercheurs phosphorent: pas moins d'une trentaine d'équipes dans le monde planchent sur ce procédé de fabrication rapide par empilement de couches. Les industriels conservent, de leur côté, un certain attentisme. La difficulté, pour les entreprises, est de trouver l'adéquation entre leurs besoins et les différentes technologies. Car ces dernières composent, pour les profanes, une authentique nébuleuse. Auteur d'un "Rapport sur l'état du prototypage rapide en 1993, la stéréolithographie en question", François Nonnenmacher insiste sur la jeunesse de ces technologies, leurs mythes et les désillusions qui en découlent. Homme de terrain - il est responsable du département industrie et production de la société Laser 3D et secrétaire général de l'Association française de prototypage rapide -, François Nonnenmacher attire l'attention des utilisateurs potentiels sur le gisement de gains considérable que représente le prototypage rapide. "Télémécanique estime à environ 30% le gain de temps obtenu par son utilisation dans la négociation d'outillages avec ses sous-traitants. Le CEA-Cesta a constaté une avance de phase d'environ deux mois pour l'aménagement de sous-ensembles d'un boîtier." Les clés du succès? Elles tiennent à une analyse rigoureuse des besoins et des procédés, car chaque entreprise a sa propre définition de ce qu'est un prototype. A partir de cette définition, l'utilisateur doit évaluer ses besoins en termes de formes, de tailles, de précision, d'état de surface, de matériaux et de quantité de prototypes, puis estimer les coûts et les délais de réalisation qu'il peut supporter. D'autres facteurs interviennent dans le temps de réalisation d'un prototype, comme la CAO, et son interface avec la machine. "Certaines interfaces peuvent nécessiter des temps de reprise de géométrie d'un coût non négligeable, tandis que d'autres produisent des fichiers qui sont rigoureusement inexploitables", constate François Nonnenmacher. La préparation du modèle CAO peut se faire en ligne ou hors ligne, voire demander une station de travail, parfois imposée par le constructeur. Aux aléas de l'informatique s'ajoutent les critères techniques propres au prototypage rapide, comme la vitesse, la capacité d'empilement et la capacité volumique de la machine. Les supports doivent faire l'objet d'une attention soutenue: ils peuvent favoriser ou entraver le processus s'ils sont négligés.

Ne pas travailler seul

Dans les procédés à base de résine, le nettoyage des pièces n'est pas négligeable non plus. Quant à l'utilisation de solvants, elle implique une infrastructure et certaines précautions de manipulation. Enfin, d'autres post-traitements (fours, rayonnements UV, travaux de finition, etc.) se révèlent parfois nécessaires. Sur le parcours entre le fichier informatique et le prototype vite et bien fait, les embûches sont réelles. L'utilisateur a intérêt à ne pas travailler seul, mais à nouer une collaboration étroite avec le constructeur de machines. Les acteurs du secteur en sont conscients: six sociétés de services couvrent la France, et les écoles et universités se dotent de structures afin de devenir des pôles de compétence régionaux.

PHILIPPE BEAUFILS





LES POINTS CLES

Le prototypage rapide peut permettre des gains de temps et de coût de l'ordre de 50% lors de la réalisation de prototypes.

Technologie récente, elle exige une analyse rigoureuse des besoins. La clé du succès ne dépend pas uniquement de la maîtrise de la machine, mais de celle d'une chaîne complète allant de la CAO à l'utilisateur du prototype.

Les PME peuvent profiter de ses avantages sans investir dans des équipements coûteux. Des sociétés de services se sont créées. Des universités et des grandes écoles (comme le Create, à l'Ecole centrale en région parisienne) proposent aussi des prestations.





Trois principaux procédés

Les procédés de prototypage rapide se classent en trois familles: liquide/solide, solide/solide, poudre/solide. Le procédé liquide/solide, dominant dans les machines industrialisées, s'appuie sur la photopolymérisation de résines liquides (mélanges d'acrylates, d'uréthanes, d'époxys) par empilement de couches successives. Cette réaction se fait soit par balayage d'un faisceau laser, soit par flashage.

Le procédé solide/solide comprend plusieurs approches. Dans le "Lom", le contour de chaque couche est découpé dans des matériaux variés - du papier au polystyrène, en passant par le métal pour le procédé Stratoconception - avant un assemblage par collage, fusion ou inserts. Un autre procédé, le "Fused Deposition Modeling", procède par extrusion d'un filament plastique thermofusible. Il recourt à une gamme de matériaux plus large, comme les cires, les nylons ou le polypropylène.

Le procédé poudre/solide est fondé sur le frittage localisé de poudres par un laser de forte puissance, toujours couche par couche. Une autre méthode, Soligen, consiste à projeter un liant sur une couche de poudre, l'ensemble est ensuite traité thermiquement. Il se distingue par un choix de matériaux très large, étendu notamment à des céramiques et à des métaux.

Bureaux d'études: priorité au décloisonnement

Pour réduire les délais de conception, les bureaux d'études travaillent de plus en plus en liaison constante avec les autres services de l'entreprise, de la fabrication au commercial.

Tels les remparts de Jéricho, les murs des bureaux d'études sont en train de tomber. Sous l'action de quelles trompettes? Le juste-à-temps et ses exigences vis-à-vis de l'aval d'un processus, l'ingénierie simultanée et le travail en équipes pluridisciplinaires qu'elle suppose sont en train d'avoir raison des anciennes "citadelles" des études. "La notion de chapelle entre le bureau d'études et les autres services n'existe pas chez nous", explique Christian Geney, directeur technique de SER. Cette société de Saint-Ouen (Seine-Saint-Denis) est un spécialiste des prototypes pour la carrosserie d'automobile, et, depuis 1991, avec l'achat de Socomec, un fabricant de ces mêmes pièces. L'activité études a pris son essor il y a trois ans après que la société eut décidé de maîtriser la conception des pièces qu'elle réalise. Résultat, de trois personnes à l'origine, les bureaux d'études en comptent maintenant près de soixante-dix. Et l'équipement CAO a suivi: vingt-huit postes cette année, contre quatre en 1992. SER a adopté très rapidement l'organisation en "équipes projets", devenue la règle chez les constructeurs d'automobiles. Pour un projet important -SER mène une dizaine d'études complexes par an-, une équipe qui peut atteindre vingt personnes est constituée; elle réunit les bureaux d'études (conception des pièces, outillages de presse, assemblage), le bureau des méthodes, la fabrication, plus des représentants des services qualité, achats, commercial et logistique. Sur le plan technique, les intervenants restent attachés à leur direction, le chef de projet s'assurant du planning et de l'état d'avancement à travers des revues de projet. En outre, SER a doté ses bureaux d'études, répartis sur quatre sites - Saint-Ouen, Gennevilliers, Lyon, La Souterraine -, d'un réseau de communication complet. En interne, chaque site est équipé en Ethernet et communique avec les autres par des lignes spécialisées Transpac. Avec les principaux clients, des liaisons Numeris ont été établies, qui suppriment pratiquement les échanges de bandes magnétiques. Quant aux formats neutres utilisés pour passer d'un système CAO à l'autre, ils sont mis en oeuvre à Saint-Ouen et transitent par le réseau.

Analyser les besoins des clients

La division Construction Products Europe (CPDE) de Norton - 160personnes sur le site principal de Bascharage, au Luxembourg -, qui fabrique des machines de découpe et des outils diamant pour le B-TP, a elle aussi bouleversé sa façon de concevoir ses produits. A la clé, un renouvellement rapide de sa gamme, des délais de conception ramenés d'un an à six mois et, surtout, l'adaptation constante de l'entreprise aux besoins des clients. "On va vers un éclatement du bureau d'études, les gens du BE devenant des responsables technologiques", explique Joseph Di Prizio, directeur technique de CPDE. Première étape, inspirée des principes de la méthode QFD ("Quality function deployment "), l'analyse précise des besoins du client. Le bureau d'études (en tout, cinq personnes équipées de quatre postes CAO Euclid) présente une préétude à une équipe composée de commerciaux et de gens de production. Parallèlement, une maquette du produit à l'échelle 1 est réalisée en interne. Celle-ci est ensuite décortiquée par l'équipe projet. Puis on passe au prototype définitif, validé au banc d'essais. Un processus qui s'étale sur un à deux mois. La deuxième étape consistera à créer des groupes technologiques intégrant études, méthodes, production et, à terme, marketing. Ces équipes seront entièrement responsables d'une famille de produits. Ce qui nécessitera un profil nouveau pour les hommes des études: plus polyvalents et capables de partager leurs compétences au sein d'une équipe.

Stéphane Farhi





Trois questions à Christian Geney

Directeur technique de SER (prototypes et pièces de carrosserie automobile)

Votre activité d'études s'est beaucoup développée ces dernières années. Pourquoi?

SER ne réalisait que des outillages et des prototypes pour la carrosserie d'automobile. A partir de 1991, nous avons décidé d'être présents dans tous les maillons de la filière carrosserie. En créant un pôle d'études produits en amont, et en aval, en acquérant avec Socomec des capacités de production de pièces de série.

Comment êtes-vous arrivés à la mise en place d'équipes projets?

Nous ne sommes pas maîtres du délai de notre prestation, qui doit s'intégrer dans les plannings de conception des véhicules. Les équipes projets permettent de gérer la participation simultanée des différents spécialistes. En particulier d'établir le couplage études-méthodes dès les phases de définition, et de fiabiliser la planification des ressources affectées aux projets.

Vous utilisez trois systèmes de CAO différents. N'est-ce pas trop compliqué à gérer?

Nous nous sommes calqués sur les systèmes de nos clients. Nous avons démarré avec Euclid parce que nous travaillions avec Renault. Puis nous sommes passés à Catia pour nos clients allemands et à Cadds pour PSA. En fait, gérer trois systèmes n'est pas si lourd. Alors que les interfaces de type SET ou IGES ont des inconvénients. Etant donné notre équipement - 18 postes Euclid, 8 postes Cadds et 3 postes Catia -, nous pouvons être multisystème. L'important est d'avoir une stratégie adaptée et des hommes pour la mettre en oeuvre.







USINE NOUVELLE - N°2445 -