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RÉSUMÉ
La conception assistée par ordinateur est une technique mature, mais qui risque encore de subir de profondes évolutions. Cet article dresse un panorama des mutations possibles, notamment pour la modélisation fonctionnelle de systèmes complexes. La modélisation fonctionnelle représente un outil majeur où la CAO n'est plus simplement utilisée comme un outil de dessin, mais en exploitant pleinement ses possibilités.
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Yvon GARDAN : Professeur des universités honoraire
INTRODUCTION
La CAO reste en grande partie basée sur la modélisation géométrique, en particulier sur les aspects morphologiques (modélisation géométrique [H 3 750]). Elle est donc par nature assez éloignée de la conception fonctionnelle, tout en constituant une brique fondamentale. L’enjeu n’est plus maintenant simplement d’être capable de modéliser la morphologie d’un objet, mais de mettre en œuvre une approche systémique qui part du cahier des charges pour aboutir à un produit, en tenant compte des phases intermédiaires, qu’elles soient virtuelles (simulations…) ou réelles (fabrication…) et ultérieures (usage, recyclage…).
Cet article s’attache plus particulièrement à démontrer que l’une des solutions est de considérer la CAO comme l’outil le plus en amont, et en l’enrichissant et en le liant à d’autres technologies, de tendre vers une conception plus fonctionnelle. Nous allons voir comment les évolutions récentes ou des améliorations dans un avenir proche peuvent faciliter la prise en compte des fonctions par les systèmes de CAO en partant de la modélisation géométrique. Des développements ont permis de contourner un certain nombre de limites des modèles géométriques, sans toutefois déboucher sur des solutions totalement innovantes. Il est donc important de bien appréhender ces évolutions et leur intégration dans un contexte où la CAO doit tenir compte d’autres technologies comme la gestion des connaissances ou la simulation.
La première tentative pour enrichir les modèles géométriques a consisté à ajouter des informations technologiques, comme une couche s’appuyant sur la géométrie. On présente donc la conception par les caractéristiques (features) en détaillant certains algorithmes qui permettent de comprendre le fonctionnement des systèmes « modernes » de CAO.
En restant sur la même approche visant à enrichir la modélisation géométrique, cet article présente ensuite les méthodologies et modèles pour intégrer la CAO avec la gestion des connaissances, puis avec la simulation/optimisation numériques. Il est en effet nécessaire de maîtriser non seulement les aspects techniques, mais également les méthodologies qu’il est utile de suivre pour résoudre des problèmes par nature multi-modèles.
La multi-modélisation inhérente au fait qu’il n’existe pas un modèle unique en CAO est encore plus prégnante quand on considère les différentes technologies (simulation…). Avant de conclure, cet article propose donc une vision synthétique de la problématique des échanges et partage de données.
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- Version archivée 1 de août 2003 par Yvon GARDAN
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3. Conception fonctionnelle par l’intégration des connaissances
On a vu que les recherches de solutions par l’automatisation de tâches pouvaient être intéressantes, par exemple par la définition de pièces paramétrées. On a également introduit les features qui sont un premier pas dans l’intégration de connaissances, notamment « métier », dans les systèmes de CAO. La volonté d’automatiser les processus numériques, de la conception à la fabrication, a conduit à s’interroger sur l’utilisation des connaissances dans les entreprises. Sur un plan stratégique, une telle démarche s’inscrit dans une optique d’innovation et de qualité totale. Enfin, dans un contexte d’entreprise étendue, le partage, voire le transfert (et éventuelle la perte) de compétences, nécessite la mise en place de réponses adéquates.
Historiquement, deux pistes ont été explorées pour la prise en compte de la connaissance : une approche fondée sur les techniques d’Intelligence Artificielle (IA) et une intégration dans les systèmes de CFAO. Les premières applications consistaient en la mise en œuvre de systèmes experts couplés à des outils de CAO. Ces applications permettaient l'automatisation de la conception ou des gammes de fabrication.
L’approche par l’IA, essentiellement fondée sur les systèmes experts, s’est heurtée à la nécessité de développer des interfaces homme-machine graphiques que, a contrario, les systèmes de CFAO possédaient par définition. Ces derniers, qui pêchaient par une approche trop géométrique, ont enrichi peu à peu leurs modèles et leurs interfaces avec des concepts comme le paramétrage ou les features et des possibilités de développement et d’intégration des méthodes issues de l’IA. Les features ont d’abord été créées pour associer certaines connaissances métiers et en déduire de façon automatique le processus à utiliser (par exemple : si feature = perçageH6 alors fabrication en trois opérations). Après une reconnaissance des caractéristiques de forme de la pièce, le système est capable d’appliquer les règles métiers introduites et de réaliser automatiquement certaines opérations. Aujourd’hui, outre les modèles intégrés (features, paramétrage, fonctions sémantiques…), les systèmes proposent des outils de développement qui, par leur facilité...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROOZENBURG (N.), ECKELS (J.) - Product Design : fundamentals and methods. - John Wiley (1993).
-
(2) - SHAH (J.J.), MÄNTYLÄ (M.) - Parametric and Feature based CAD/CAM. - John Wiley & Sons (1995).
-
(3) - ZORIN (D.), SCHRODER (P.) et al - Subdivision for Modeling and Animation. - SIGGRAPH (2000).
-
(4) - FENG (C.X.), HUANG (C.C.), KUSIAK (A.), LI (P.G.) - Representation of functions and features in detail design. - Computer Aided design, 28 (12), p. 961-971 (1996).
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(5) - GARDAN (Y.) - Conception et ingénierie numériques. - Harigue (2008).
-
(6) - CRAVEUR (J.C.), MARDEAU (D.) - De la CAO au calcul. - Dunod (2015).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Automatisation industrielle – Spécifications du standard d’échange et de transfert (SET). - NF Z68-300 - (déc. 1993)
-
Automatisation industrielle – Cadre de développement européen des normes expérimentales STEP. - Z68-350 - (déc. 1992)
-
Technologies de l’information – Automatisation industrielle – CAO.1 enveloppe numérique d’échange de données techniques. - Z68-360 - (sept. 1993)
-
Systèmes d’automatisation industrielle et intégration – Représentation et échange de données de produits (normes STEP). - ISO 10303 -
ANNEXES
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