Démarche de sélection des paramètres de conception

La démarche proposée dans le chapitre III permet de réduire le nombre des concepts proposés au début du projet. Les efforts et les ressources de l’entreprise pourront ainsi être concentrés sur les concepts les plus prometteurs. Le chapitre III traite des phases de développement très en amont dans le projet. Dans le chapitre actuel, nous nous positionnons dans des phases de développement plus avancée, dont lesquelles nous supposons que le choix du concept est figé. A ce stade de développement, le concept retenu doit faire l’objet de plus d’analyse en vue de maximiser la satisfaction des objectifs de conception. Nous nous intéressons dans ce chapitre à la phase de conception architecturale qui vise à définir les principaux choix de conception, appelés paramètres de conception (𝑃𝐶) dans notre étude, comme les matériaux, les composants principaux (types, positionnement) et les dimensions structurantes [Pah96]. La conception architecturale constitue donc le passage d’un concept, qui est une représentation abstraite, vers une architecture du produit qui remplit les objectifs de conception attendus et dont les caractéristiques sont bien définies. C’est souvent la phase qui prend le plus de temps dans un processus de développement [Lan11]. Bien que les plus grands enjeux résident dans le choix du concept, la conception architecturale constitue aussi une étape importante et peut avoir un impact considérable sur le coût global du cycle de vie [Zim01]. Avant de présenter la démarche proposée pour l’aide au choix des paramètres de conception, nous présentons dans la suite de la section IV.1 le contexte industriel et nous expliquons plus en détail les problématiques liées à la phase architecturale de conception.

L’étape de conception architecturale a longtemps été basée sur une démarche itérative du type “essai/erreur” pour définir les paramètres de conception 𝑃𝐶. Cette démarche de développement est illustrée dans la Figure IV-1. Le bureau d’étude commence par dessiner l’assemblage, souvent via un outil de type CAO (Conception Assistée par Ordinateur) et propose une première solution candidate en fixant les paramètres de conception. Ensuite, le bureau de calcul effectue un ensemble d’études afin de vérifier le respect des spécifications du cahier des charges. La solution candidate initialement proposée est alors régulièrement reprise par les ingénieurs du bureau d’étude jusqu’à ce que toutes les spécifications soient vérifiées par le bureau de calcul. La solution candidate obtenue est ensuite prototypée et une série d’essais physiques est effectuée. Dans le cas où le prototype physique respecte les spécifications, la solution candidate est validée. Dans le cas contraire, la solution candidate est reprise par le bureau d’étude et le cycle recommence. Le produit peut passer alors par plusieurs versions durant son cycle de développement avant d’aboutir à une version finale qui respecte les spécifications du CdCF.

La définition de l’architecture (détermination des 𝑃𝐶 pour pouvoir en définir d’autres. Ces choix sont souvent basés sur les habitudes professionnelles et sur l’expérience et le savoir- faire des concepteurs [Mat02]. Le processus de développement emprunte un chemin labyrinthique qui s’arrête dans le meilleur des cas à la première solution candidate jugée satisfaisante (respectant les spécifications du CdCF). Par conséquent, l’espace de conception exploré est restreint ce qui aboutit la plupart du temps à une solution de conception sous optimale [Saw02]. Ces problématiques sont récurrentes dans l’industrie. Jusqu’à aujourd’hui, la démarche itérative (Figure IV-1) est encore très largement répondue dans l’industrie. Cependant, grâce à la puissance informatique ainsi qu’aux progrès considérables dans le développement de modèles de comportement capables de prendre en compte les phénomènes complexes réels dans toutes les disciplines de la mécanique, une grande partie du temps de développement dans les départements de conception est consacrée aux calculs numériques. La phase de dimensionnement numérique, illustrée dans la Figure IV-1, devient plus conséquente dans les processus de développement modernes. Les modèles de comportement utilisés permettent une exploration rapide et peu couteuse de l’espace de conception. Beaucoup de possibilités peuvent ainsi être éliminées avant de procéder au prototypage et à l’expérimentation physique. On parle alors de Prototypage Virtuel. Cela a permis de réduire considérablement le recours au prototypage physique, permettant à l’entreprise de gagner du temps et de l’argent. De cette évolution est né le concept de maquette numérique qui remplace de plus en plus la maquette physique traditionnelle.