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1 Intégration métier pour lémergence progressive de la solution produit : application aux...
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1
Intégration métier pour l’émergence progressive de la solution produit : application
aux mécanismes multi-physiques
Jean-Sébastien Klein Meyer
Journées GDR-MACS, Valenciennes16-17 novembre 2006
2
Plan
Introduction : contexte et objectifs Modèle expert : choix des
technologies Limites actuelles Le modèle FPPT L’utilisation des paramètres
Modèle d’interface : Décomposition fonctionno structurelle Peaux et Squelette d’Usage
Conclusion
3
Introduction : contexte et objectifs
Contexte : Conception collaborative multi-experte…… Objectifs :
Formaliser la donnée sur le produit à travers des modèles (modèle expert, modèle d’interface, modèle de partage) : le futur des modèles gérés par les outils XAO actuels
Approche « au juste besoin » de l’intégration d’expertise pour l’émergence de la solution produit
Activité experte étudiée dans le cadre des travaux de thèse : choix de la technologie
Modèle Fonction Principe Physique Technologie Validation de l’approche pour la conception de MEMS (micro)
Collaboration Activity
Modèle de
partage
Choix des p
rocédés
de fabric
ation
Choix des technologiesModèles et o
utils
pour l’expert
Modèle d’interface
Modèle d’interface
TimeQ : Quantity of data
Collaboration activities
Knowledge integrationactivities
V : Variabilityof data
Time
Design Process
Evolution of product’s
TimeQ : Quantity of data
Collaboration activities
Knowledge integrationactivities
V : Variabilityof data
Time
Design Process
Evolution of product’s
4
Introduction : objectifs spécifiques et cas d’étude
Activité experte étudiée dans le cadre des travaux de thèse : choix de la technologie
Modèle Fonction Principe Physique Technologie Cas d’étude
Consolidation sur des exemples à une échelle macroscopique
Validation de l’approche pour la conception de MEMS (micro)
CollaborationActivity
Modèle de
partage
Choix des p
rocédés
de fabric
ation
Choix des technologiesModèles et o
utils
pour l’expert
Modèle d’interface
Modèle d’interface
Modèle simplifié
Base de connaissanc
eModèle Avancé
Modèle d’interfac
e
Modèle de partage
FPPT, Matlab…EF, Femlab…
Triz, TechOpt…
5
Choix de la technologie
Les limites actuelles : Pas de lien formel
entre une fonction et la technologie associée
Analyse comportementale : tardive dans le procédé de conception
MEMS : pas de méthode de conception formelle pour la phase d’embodiment design [De Graves 04 ]
Un exemple : un Switch MEMS :
Réalisé lors d’un stage de Master à la DTU
Switch : très caractéristique des fonctionnalités des MEMS
Mécanisme relativement simple
6
Fonction - Principe Physique -Technologie : FPPT
Principe Physique comme lien entre la fonction et la technologie associée
Paramètre (fonctionnel, physique et technologique) exportable pour la simulation
Limites d’échelles
Traçabilité des choix de conception et de leur justification « formelle »
Synthèse de l’information (DFX par juste besoin) via les modèles d’interfaces
-Name : string-Func_param : Parameter
Function
-Name : string-Tech_param : Parameter
Technology
-Name : string-Phys_param : Parameter-Formula : string-Physical_limit : float-Scale_limit : float-Loss : string-Unit : string
Physical Principle
*
-Fin1
*
-Fin2
-Name : string-Limite_inf : float-Limite_sup : float-Nominale : float
Parameter
-Fin3*
-Fin4*
-Fin3*
-Fin4* -Fin3* -Fin4*
7
FPPT : Fonction
Fonction : Ce pourquoi le
produit est conçu Définition
mathématique ou « mécanique »
Peut être décomposé en plusieurs fonction ou être redéfini
Paramètre fonctionnel
Provient de l’analyse fonctionnelle
Proviens de la décomposition ou de la redéfinition de fonction
Exemple
Contrôler un flux électrique :
état ouvert/fermé
Isoler/conduire le courant
Permettre le changement d’état par un mouvement
Créer une force
Permettre un mouvement
8
FPPT : Principe Physique
Principes Physiques : principes, lois, théories…
Paramètres physiques
Découle de la définition
Limite physique des paramètres
Limite physique Limite d’échelle
Perte énergétique
Exemple
Créer une force
Permettre un mouvement
Loi de Hooke :σ=Eε
E
Force électrostatique
- A- V- εr
9
FPPT : Technologie
Technologie : réalise une fonction à travers une structure
Paramètres technologiques:
Découle de son comportement et de sa structure
Limite des paramètres technologiques
Limite de la technologie
Limite d’échelle
Exemple
Loi de Hooke :σ=Eε
Force électrostatique Électrodes
Poutre
L,e,h,I, E
10
Exploitation des paramètres
Exportation des paramètres et des lois physiques
outils de simulation : Matlab…
Être capable de tester plusieurs Principes Physiques / Technologies au plus tôt lors dans le processus de conception
Tracer les alternatives Evaluer l’influence sur les fonctions
de la variabilité des paramètres pour chacune des alternatives
Evaluer la robustesse de chacun des paramètres de chacun des solutions
Influence avec les paramètres du processus de conception
Exemple
F
a b
L
Cf. Guilain
11
Scénario de conception :le modèle FPPT
Autoriser le passage d’un courant electrique
État ouvert
État fermé
État transitoire
Avoir un matériau conducteur
Conduction par un matériau solide
Avec mouvement
T
I=0
IU
Loi d’Ohm U=R.I
R
Densité Électrique
- D- z- c
Densité de courrant
Loi d’OhmU=R.I
R
Densité Électrique
- D- z- c
densité de courrant
S
matériau
Créer une force
Autoriser un mouvement
Appliquer une force
Force electro-statique
Par deformation
géométrie
matériau
electrodes
- A- V
- εr
Loi de Hooke
go
S
F
Module d’Young
σ=Eε
YE
PERTE Loi de Joules
IUIU
F
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Modèle d’interface : décomposition fonctionno structurel
Modèle d’interface pour le partage d’une partie de informations à l’ensemble du groupe projet : traduction « systématique » du modèle FPPT
Modèle basé sur les flux énergétiques pour le partage des données fonctionno-structurelles
Définition des entités frontières (surface fonctionnelle du produit) : peau d’usage
Visualisation des flux énergétiques à l’intérieur du système : squelette d’usage
Exemple Fonction interne : déformation de la poutre
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Modèle d’interface :peaux et squelettes d’usage
Exemple Peau d’usage : toute surface à travers lesquelles circule un courant généralisé :
Courant mécanique (zone de contact entre deux pièces)
Courant magnétique (pôle d’un aimant)
Courant électrique
Squelette d’usage : matière qui transmet le flux énergétique dans la pièce entre les différentes peaux d’usage :
Section Fibre neutre
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Conclusion
FPPT : un moyen de guider le concepteur
Ouverture d’esprit Homothétie des technologies macro vers le micro Utilisation de principes physiques inhabituels
Les avantages : Prendre en compte les limites et pertes énergétiques Reconception : facile de voir les impacts d’un
changement de technologie (ou de principe physique) sur le comportement du système.
Analyse comportementale : permet la simulation très tôt dans le processus de conception
Moins de prototypage Augmente le nombre de solutions alternatives étudiée
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Avancée des travaux de thèse et perspectives
Résultats obtenus Modélisation
Modèle FPPT Interface FPPT / FS (P&S usage) Interface avec les modèles de partage (ex modèle PPO)
Cas d’étude Scénario de conception d’un Switch MEMS
Perspectives Consolidation des scénarii de conception avec un lien vers
d’autres expertises (ex : DFM) Couplage de l’approche d’évaluation comportementale
(Matlab) avec les méthodes pour la prise de décision (optimisation, robustesse, risques…)
Démonstrateur informatique Méthode FPPT Finaliser un démonstrateur pour l’ensemble de l’approche
Cf. Guilain