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News du 22-09-2008
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Publié dans la newsletter N°73 du 22 septembre 2008
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La gestion des données de simulation : une démarche stratégiqueEd Miller, Président de CIMdata - traduction cad magazine
Les industriels de nombreux secteurs utilisent désormais des outils de calcul pour une large variété de problèmes : analyse de structure, dynamique, acoustique, simulation de crash… Ces solutions leur permettent de délivrer plus rapidement des produits plus performants, plus précis, moins coûteux, mais également d’explorer de nouveaux concepts, de détecter les zones à problème, d’améliorer le design et le comportement global du produit. Ces outils numériques sont devenus peu à peu indispensables au développement de produits complexes dans de très nombreux domaines. Au premier rang de ces applications, se trouvent les logiciels de simulation multiphysique qui couplent deux, ou plus, phénomènes physiques. Dans le cas de l’interaction fluide-structure par exemple, la pression d’un fluide déforme la pièce dans laquelle il s’écoule, ce qui en retour modifie la manière dont il circule. En général, les deux champs subissent des changements réciproques jusqu'à ce qu'une condition d'équilibre soit atteinte. Mais dans certains cas, les perturbations sont très intenses et engendrent de larges fluctuations du milieu. Le « battement » des ailes d’avion en est un exemple, il est particulièrement étudié par les ingénieurs aéronautiques qui s’appuient pour cela sur des solveurs multiphysiques. La thermomécanique est un autre couplage classique de la simulation multiphysique. Elle décrit comment une structure tel un pont, une autoroute ou un assemblage de pièces peuvent changer de forme et de propriétés matériaux en fonction de la température. On peut également citer l’interaction thermoélectrique ; le courant électrique chauffe les conducteurs qui le transportent, ce qui peut endommager ces derniers, et notamment les puces électroniques très sensibles. En réalité, un nombre croissant d’études multi-physiques impliquent trois phénomènes ou plus – structurel, fluide, thermique et électromagnétique – et sont très présentes dans l'industrie électronique et dans le développement de microsystèmes comme les MEMS (systèmes micro-électromécaniques) dont les dimensions sont de quelques microns.
Comme on peut s’y attendre, la simulation multiphysique produit une somme phénoménale de données, tout spécialement avec les modèles multi-échelles qui représentent une grande quantité de détails et de référentiels : quelques fois depuis l’échelle atomique de la matière jusqu’à la totalité du produit. Malgré l’importance stratégique de la simulation numérique et la forte croissance des analyses multiphysiques, les industriels délaissent la gestion des résultats d’analyse et des process qui leurs sont liés. Généralement, il n’existe aucun système spécifique permettant par exemple de connaitre pour chaque analyse, quel logiciel a été utilisé, dans quelle version, quelles conditions limites ont été employées, qui a effectué des modifications du modèle, qui a approuvé les résultats, etc. Dans la plupart des cas, les ingénieurs gèrent leurs propres travaux. En conséquence, les informations sont la plupart du temps dispersées, inutilisables ou totalement perdues lorsque leurs propriétaires quittent l’entreprise. C’est pourquoi les industriels les plus en avance commencent à déployer des outils d’Enterprise Simulation Management (ESM). Ces derniers facilitent l’intégration des tâches de simulation dans les process de développement produit, tout en centralisant les données afin de les rendre accessibles au plus grand nombre. Les résultats de calcul deviennent des données techniques intégrées au processus PLM, au même titre que les fichiers CAO, les révisions, les nomenclatures, les demandes de modifications, etc.
L’approche ESM est une réelle opportunité de progrès pour les industriels, à court terme mais également de manière continue. Dans le premier cas, tout simplement grâce à une administration efficace des données, dans le second, à travers la capture et la réutilisation des meilleures pratiques de simulation dans les projets à venir. D’une pratique réservée aux seuls experts, la simulation devient un outil visible et utilisable par le reste de l’entreprise. Celle-ci peut ainsi répondre plus rapidement aux exigences client en ayant une meilleure prédictibilité de l’impact des modifications de design, et une meilleure évaluation de leurs coûts. Par ailleurs, l’intégration des processus de simulation dans l’environnement PLM de l’entreprise favorisent une utilisation optimale des outils de calcul par les ingénieurs. Résultat : économie de temps, réduction des erreurs et collaboration renforcée parce que l’information est accessible, les idées sont partagées, les bonnes versions utilisées et les solutions archivées. Les estimations chiffrées de l’approche ESM sont étourdissantes : 90% de réductions des coûts grâce à une gestion optimisée des procédures de calcul, 60 % économisé en réutilisant les mêmes modèles d’analyse, 40 % d’économie sur les prototypes physiques et enfin 40% de moins sur les budgets alloués aux équipements de simulation, en consolidant les outils et méthodes déjà employés par les sociétés !
L’impact majeur de l’ESM réside dans le repositionnement de la simulation numérique dans le développement produit. Utilisée dès les premières phases de développement, elle conduit le design produit et s’inscrit tout le long de son cycle d’évolution afin d’optimiser ses performances et sa production. La simulation n’est plus un simple outil de validation, mais un outil d’aide à la décision irremplaçable lorsque l’on développe des produits innovants et complexes. Pour ces différentes raisons, les entreprises qui s’engagent résolument dans la démarche PLM en y intégrant la gestion de leurs données de simulation auront un avantage compétitif décisif dans les années à venir.
