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Présentation par l’exemple des :Techniques et Méthodes de base en conception
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Présentation par l’exemple des :
Techniques et Méthodes de baseen conception
Rendez-Vous Technique du 08/12/2015
Présentation par l’exemple des :Techniques et Méthodes de base en conception
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POURQUOI « Techniques et Méthodes de base » ?
• Constat en PME-PMI :
bases souvent méconnues et/ou peu appliquées
• Constat en grandes entreprises :
gestion projet
experts
bases souvent méconnues et peu appliquées
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L’exemple :La commande de déverrouillage à câble
Accès aux places arrières
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Domaines considérés
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
NB :
• Sélection non exhaustive de Méthodes et Techniques à l’usage des concepteurs
• Il ne s’agit pas d’un planning projet
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
• Cahier des charges client noté sur 1 page A4
• Le BE adapte une conception existante
• Le client demande par téléphone de changer le diamètre des embouts
• Réalisation de prototypes et livraison au client
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Le résultat
Chez le client :
• Pb montage embouts , le client n’a pas appliqué la modification
• Rupture câble après quelques manœuvres
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Le diagnostic
• Pb montage embouts :
mauvaise communication avec le client, manquede formalisation
• Casse embouts :
Cahier des charges incomplet, cas possibles deblocage non pris en compte
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Analyse FonctionnelleRépertorier les fonctions indispensables
pour satisfaire le besoin
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
La méthode adaptée
- Brainstorming
- Étude du cycle de vie des produits
- …
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
1) Décomposition du cycle de vie du produit
Phase 1 : Accès places Arrières Phase 2 : Réglage confort dossierPhase 3 : Immobilisation du siège en longitudinalPhase 4 : Comportement en cas de chocPhase 5 : Fabrication – AssemblagePhase 6 : Conditionnement – StockagePhase 7 : Fausses manœuvres…Phase 8 : Recyclage (Eco-conception)
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
2) À chaque phase : fonctions à remplir par le produit vis-à-vis de ses éléments environnants
Le produit est considéré comme une boîte noire
FP 1.1FP 1.2FP 1.3
Fp1.1 : Permettre à l’utilisateur par la poignée APA, le rabattement du dossier et le déverrouillage.Fp1.2 : Permettre à l’utilisateur de ramener le dossier en position verrouillée.Fp1.3 : Permettre à l’utilisateur de ramener le siège en position longitudinale verrouillée.Fc1.4 : Fonctionner suivant un milieu ambiant défini.…
Milieu ambiantEnvironnement
matériel et humain
Utilisateur
Plancher
FC 1.7
FC 1.5
Siège
Dossier
FC 1.8
Réglementations
Ensemble glissières
Poignée APA
FC 1.4
FC 1.6
COMMANDE DE VERROUILLAGE
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
3) Caractérisation des fonctions
Fonction Critère Niveau
Fp1.1Rabattement du dossier
Couple maxi X N.m
Course libre 21.25 ° ± dαEndurance 4500 cycles à X °/s
Résistance arrêt de gaine structure 60 daN
Résistance butée avant fin de course dossier
392 N.m
Déverrouiller l’ensemble glissière
Effort 22 < F < X? daN
Course mini nécessaire 16.5 mm (correspond à 29.48°+0.73°)
Endurance 4500 cycles à X °/s
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Conséquences:
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Ajout d’un compensateur de
fin de course
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Analyse FonctionnelleRépertorier les fonctions indispensables
pour satisfaire le besoin
Besoin client
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Participants : 1 animateur +Marketing, BE, Méthodes,
Qualité, Fabrication, SAV …
Salle de réunionSi possible PC + projecteur
Moyens :
De 1 à 8 séances d’une demi-journée
Cahier des Charges Fonctionnel (CDCF), peut être contractuel
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
L’entreprise lance la présérie
• Prototypes réalisés
• Essais réalisés
• Corrections faites
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Le résultat
• Bruit (non détecté lors des validations prototypes)
• Pièces pourtant conformes
Levier de déverrouillage qui vibre sur le pivot
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Le diagnostic
• Validation seulement par des essais : ne détecte pas tout. (Hasard : jeu mini sur les prototypes, donc pas de bruit)
• Pas de recherche systématique des défaillances possibles
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AMDEC ProduitAnalyse des Modes de Défaillance, de
leurs Effets et de leur Criticité
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Méthode adaptée
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
1) Analyse fonctionnelle du besoin
2) Schéma d’architecture
3) Fonction par fonction, on imagine les défaillances possibles, leurs modes, leurs effets et leurs causes
4) On cote leur criticité = détection x occurrence x gravité
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Schéma d’architecture, graphe des liaisons…
LevierAxe pivot
Circlips
Arrêt câble serti
Câble
Gaine
Coulisseau
Contact pivot
Pivot
SerrageArrêt axial
Serti Coulissement
Coulissement
Ressort
Cage extérieure
Coulissement
Contact
Contact
Embout de gaine
Arrêt de câble serti
Serti
Embout pivot
Collé
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Tableau AMDEC
FONCTION MODES DE DEFAILLANCE CAUSES POSSIBLES EFFETS UTILISATEUR VALIDATIONS D O G IPR
FP1.1 : permettre à l'utilisateur par la poignée APA, le rabattement du dossier et ainsi le déverrouillage de l'ensemble glissières Retour Fixe pour avancer le siège par rapport au plancher
2) Pas de déverrouillage de l'ensemble glissière RF
2.1) Mauvaise position contact levier/dossier
Mauvaise conception découpe dossier/levier
Mécontentement chaîne de cotes 5 3 8 120
2.2) Échappement du levier Mécontentement
2.2.1) Échappement rondelle d’arrêtMauvaise définition Ø axe pivot
Mécontentement 7 5 8 280
2.2.2) Soudure axe pivot casséeMauvais définition tenue soudure
MécontentementCalcul tenue soudure
5 5 8 200
2.3) Matage dossier/levier trop important
Mauvaise définition forme/matière dossier ou levier
Mécontentement 10 5 8 400
2.6) Rupture liaison sertissage câble/arrêt de câble serti
Mauvaise définition de la tenue
Mécontentement Calcul effort 3 3 8 72
FC…1.2) Bruit contact circlips / levier de commande
Jeu latéral circlips / levier trop important
Irritation de l'utilisateur 10 2 3 60
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Conséquences:
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Remplacement du circlips par une rondelle d’arrêt
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AMDEC PRODUITAnalyse des Modes de Défaillance, de
leurs Effets et de leur Criticité
Besoin clientDéfinition produit
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Participants : 1 animateur +Marketing, BE, Méthodes,
Qualité, Fabrication, SAV …
Salle de réunionSi possible PC + projecteurMoyens :
De 3 à 30 séances d’une demi-journée
Défaillances potentielles et vérifications associées
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs Cotation
0
20
40
60
80
100
Coût d'application (€)
Tau
x de
pro
blèm
es s
oule
vés
(%)
Capitalisation
Efficacité en fiabilisation
SAV
« Bon sens »
Analyse fonctionnelle
AMDEC
6002400 11400
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
• Câble à gaine surmoulée, nettementmoins cher… N’inspire pas confianceet n’est pas retenu
• Le câble retenu est le moins cherparmi ceux qui restent
Consultation de 3 fournisseurs de câbles :
-40%
-10%
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Le diagnostic
• Reconduction des techniques habituelles
• Souci de la réduction des coûts mais pas deméthode systématique
• Consultation à partir d’une définition techniquesans remonter au besoin fonctionnel
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Analyse de la ValeurObjectif : Détecter et supprimer les coûts
inutiles
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
La méthode adaptée :
1) Enjeux - Orientation
2) Recherche d’informations
3) Analyse fonctionnelle
4) Recherche de solutions
5) Étude de faisabilité
6) Analyse et choix
7) Mise en oeuvre
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Plan de travail normalisé (NF X 50-152)
• l’Analyse Fonctionnelle
• Comparaison entre Valeur et Coût desfonctions���� oriente la recherche d’idées
Au cœur de la méthode :
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Hiérarchisation de la valeur des fonctions :
05
1015202530354045
Valeurperçue
F15 F5 F4 F9 F3 F7
Fonctions
Réglage :valeur perçue = 0
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Coûts des fonctions :
Fonctions F1 F2 F3 Coût des composants
Composants € % € % € % € %
Composant 1 a d a + d
Composant 2 b
Main d’oeuvre c
Coût des fonctions
a + b+c
30%
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Orientation de la recherche d’idées :
Peut-on supprimer le réglage ?
chaîne de cotes
indispensable
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Analyse de la ValeurObjectif : Détecter et supprimer les coûts
inutiles
• Conception• Chiffrage• Infos marketing
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Participants : 1 animateur + Achats,Marketing, BE, Méthodes,
Qualité, Fabrication, SAV …
Salle de réunionSi possible PC + projecteurMoyens :
Durée totale : 2 à 10 séances d’ ½ journée, voire plus
Conception optimisée en coût / valeur
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
• Appréciation de la résistancedu levier « par expérience »
• Prototype épaisseur 20/10 mm
Formation aux Travaux Virtuels 33
Travaux Virtuels sur un solide en équilibre
1P2P
L2 = 60 L1 = 30
2211 LPLP ××××====××××
Cas statique du Principe de d’Alembert
� Si la balance est en équilibre, les bras de levierpermettent le calcul suivant :
21 2 PP ××××====⇒⇒⇒⇒
21
21 P
LL
P ××××====⇒⇒⇒⇒
Formation aux Travaux Virtuels 34
Travaux Virtuels sur un solide en équilibre
Ces calculs introduisent le principe du travail virtuel :
On constate que h1 et h2 sont parallèles.
1P2P
L2 = 60
L1 = 30
h1
h2
2122111
2
1
2WWdonchPhPdonc
hh
LL ====××××====××××====
Sur un système en équilibre, la somme des travaux suivant un déplacement virtuel (compatible avec la cinématique) est nulle.
� En simulant un petit déplacement sur la balance
On montre ainsi que (Thalès) :
Voir exemple
Formation aux Travaux Virtuels 35
Exemple : Barre en appuiBarre de longueur l et de poids P en appuisur deux plans polis
���� Déterminer RF en utilisant la statique
θθθθ = 30°l = 100 mmP = 10 daN à
Pr
FRθθθθ
Travaux Virtuels sur un solide en équilibre
2
l
Formation aux Travaux Virtuels 36
Résolution par les travaux virtuels
0* ====∑∑∑∑ extW
%2.1
66.8
====ErreurthéoriquePour
Travaux Virtuels sur un solide en équilibre
Déplacement imposé
(moteur pour le déplacement)
Déplacement mesuré
(résistant au déplacement)
Efforts fournis(Moteur pour le déplacement)
Efforts résistants(Qui s’opposent au déplacement)
Si nécessaire prendre le module de formation sketcher CATIA ou SolidWorks
∑∑∑∑∑∑∑∑ ==== résistantsmoteurs**
extext WWou encore
FR0.5697P0.5 ××××====××××⇒⇒⇒⇒
daN8.77100.5697
0.5RF ====××××====⇒⇒⇒⇒
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Calculs Statiques
• Levier tordu sous efforts
• Re-lancement en fabrication
���� Perte de temps et d’argent
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Le diagnostic
• Culture du développement par essais – erreur
• Peu d’aisance en calcul (souvenirs scolaires…)
• Méconnaissance des nouveaux moyens de calcul
Remarque : à l’inverse, lorsque les moyens sont à disposition, on recourtparfois aux calculs par éléments finis quand la RdMsuffirait…
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Une technique adaptée :
Calcul des contraintes en flexion dans le levier :
Avant
vIMf=σ
DFMf ×=
RdM (Résistance des Matériaux)Modélisation en poutres
Calculs avec formules automatisables
Après
ép. = 20/10 ép. = 25/10
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RdM (Résistance des Matériaux)Modélisation en poutres
Calculs avec formules automatisables
Conception
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Participants : 1 technicien BE ou ingénieur
Formulaire RdMutile : PC + tableurMoyens :
Temps passé : ¼ d’heure pour un petit calcul
Conception optimisée en résistance, poids
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Simulation Numérique(calcul avec logiciels spécialisés,
par éléments finis ou autres)
Autre possibilité :
Contraintes Déformations
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Participants : 1 ingénieur spécialisé(sauf pour logiciels simplifiés liés
à la CAO)
PC puissant ou station de travailMoyens :
Temps passé : 1 à 5 jours
Simulation Numérique(calcul avec logiciels spécialisés,
par éléments finis ou autres)
Modèle CAO(2D ou 3D)
Cartographie des contraintes, déplacements, températures…
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Données d’entrée:
Numérisation, Cahier des charges fonctionnel, ….
Données de sortie:
Un produit physique optimisé et fonctionnel et aux performances attendues (coûts, usage, impact….)
� Conception optimisée
� Outils de modélisation, simulation
� Design de la pièce / nouvelle approche
� Outils de pilotage
machine
� Mise en forme /
optimisation process
� Outils de FAO / prog amont /
imbrication
� Matière première / Nvx
Matériaux
� Caractérisations
associées� Post traitement (parachèvement, TTH, TS,
usinage, nettoyage, …)
� Contrôle process/ métrologie / santé
matière
Optimisation topologique:
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Définition d’une optimisation en mécanique:
L’optimisation d’une pièce consiste à trouver la meilleure structure possible qui aura le coût
de fabrication le plus faible, tout en offrant les performances les plus adaptées.
- Fonction « objective » à minimiser ou à maximiser
- Variables de conception
- Contraintes d’optimisation.
Optimisation topologique:
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Définition de l’optimisation topologique
Topologie = géométrie
L’optimisation topologique consiste à trouver la répartition de matière idéale dans un
volume donné soumis à des contraintes connues.
… Adopter une nouvelle approche de la conception…
Optimisation topologique:
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UNE NOUVELLE APPROCHE
DE CONCEPTION
Optimisation topologie
Analyse fonctionnelle
Cotation fonctionnelle
Analyse de la valeur
AMDEC
Addition de matière
Calcul EF
DesignIndustrialisation
Coût
… en gardant la vision globale:
Optimisation topologique:
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� Optimisation:
M=1997g
M=1057g
Optimisation topologique:
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� Finalisation CAO:
Optimisation topologique:
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Masse: 1077gFlèche: 2.5 mm
Masse: 1997gFlèche: 6 mm
� Validation calculs:
Optimisation topologique:
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Cotation fonctionnelle
Impossible d’avancer certains sièges
���� Le dossier ne bascule pas
Analyse : interférenceentre le levier dedéverrouillage et unélément du siège
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Diagnostic
Tolérancement en fonction des moyens, sans vérification par rapport aux besoins fonctionnels
Jeu au plan =Jeu « nominal »
(Jeu présent surles prototypes)
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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CHAINE DE COTESGarantir une condition fonctionnelle liée
aux dispersions de réalisations.
La technique adaptée
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Vérification
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Application tableurExpression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Chaîne de cotes refaite avec optimisation de la cotation
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Chaîne de cotes refaite avec optimisation de la cotationExpression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Évolution du plan suite à la réalisation de la chaîne de cotesExpression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Objectif de la Cotation fonctionnelle :
• Toute pièce conforme au dessin soit apteà l’emploi ( ≠ cotation de fabrication)
• Aucune pièce apte à l’emploi ne soitjugée comme non conforme au dessin
Suite aux chaînes de cotes :
Cotation quelconque ���� Cotation fonctionnelle
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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CHAINE DE COTESGarantir une condition fonctionnelle liée
aux dispersions de réalisations
Besoin fonctionnelPlans
Données process
Participants :Technicien ou ingénieur bureau
d’études
Tableur (Excel,..),Logiciels spécialisésMoyens :
Temps passé : de 15 minutes à plusieurs jours
Cotes et tolérances,Cotation fonctionnelle
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Relancement d’une présérie
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Dans l’entreprise :
Cotation revue suite aux chaînes de cotes
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Résultat
A nouveau impossible d’avancer certains sièges
���� Le dossier ne bascule pasAnalyse : On retrouve uneinterférence entre le levierde déverrouillage et le mêmeélément du siège
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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• Chaînes de cotes faites, cotation revue
• Pièces contrôlées bonnes
Et pourtant…
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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DiagnosticL’entreprise utilise la cotation « traditionnelle », tropimprécise���� Les pièces ont été mal contrôlées
Pièce au plan Pièce réelle
Première mesure possible Deuxième mesure possible
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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COTATION ISO(International Standardization Organization)
(GPS)(Geometrical Product Specification)
Langage évolué permettant d’exprimer au mieux la cotation fonctionnelle
La technique adaptée
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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• Système de références
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Un langage plus évolué :
• Tolérances géométriques (forme, orientation, position, battement)
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Contrepartie
Nécessite de former tous les intervenants de l’entreprise
Avantages
• Évite les ambiguïtés d’interprétation(souvent réglées en interne)
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
• Facilite l’interchangeabilité
• Et donc la sous-traitance des pièces- utiliser un ou plusieurs fournisseurs- éviter conflits clients - fournisseurs
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COTATION ISOLangage évolué permettant d’exprimer
au mieux la cotation fonctionnelle
Besoin d’une définition
fonctionnelle
Participants :Technicien ou ingénieur bureau d’études
Dessin, CAOMoyens :
Temps formation : de 1 à 5 jours
Plan coté fonctionnel avec référentiel et
tolérances géométriques
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Le dessinateur fait viser les plans par son responsable et les diffuse
pour fabrication série
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Résultats
• Tolérances trop serrées���� 15% de rebus
• Plans incomplets���� Démarrage perturbé parde nombreux allers-retours atelier / BE
• Des cotes difficilement contrôlables en série���� de fait non contrôlées
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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REVUE DE PLANSStandardiser les plans au métier de
l’entreprise & éviter les oublis
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Présentation par l’exemple des :Techniques et Méthodes de base en conception
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Exemple de Check-list (par famille)
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
Présentation par l’exemple des :Techniques et Méthodes de base en conception
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Entreprise
COMPTE RENDU DE REVUE DE PLANS POUR REALISATION OUTILLAGE ou DIFFUSION FINALE
CLIENT (rayer la mention inutile)
DATE :
PRODUIT CONCERNE :
N° PLAN INDICE N° PLAN INDICE
Avis du responsable programme : Avis du BE : Avis des industriels: Avis de la qualité : Avis des achats : Avis S/R du BE Validé par Programme BE Industriel Qualité S/R du BE Achats Noms
Signature
Ce document doit être accompagné de la référence des plans examinés avec leurs indices, des fiches d’inventaires. Les originaux des plans examinées avec les annotations en rouge sont disponibles auprès de l’émetteur de ce compte rendu tant que les plans n’ont pas été modifiés
Diffusion complémentaire à :
N°:..........................
Exemple de compte rendu de revue de plans(ce document peut
devenir contractuel)
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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REVUE DE PLANSStandardiser les plans au métier de
l’entreprise & éviter les oublisPlans
Participants : Technicien ou ingénieur bureau d’études, service méthode,
fournisseur…
Check-list, surligneurs, plansMoyens :
De 1/2h à 4h par plan
Plans complets standardisés et
réalisables
Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs CapitalisationCotation
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Expression besoin Fiabilisation Réduction coût Calculs Cotation
0%
100%
AF
AM
DE
C
AV
RdM
Sim
. N
um.
Ch.
cot
es
Cot
. IS
O
Rev
ue p
l.
Coûts d'application
Capitalisation
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Merci de votre attention…