Ce mémoire est relatif à la conception assistée par ordinateur et plus particulièrement à la conception fonctionnelle de produits manufacturiers. Notre objectif est de proposer une méthode informatique permettant de construire le plus automatiquement possible la forme d'un produit à partir de ses spécifications (ses fonctions).<br />Le premier chapitre s'intéresse aux outils et aux méthodes, informatiques ou manuelles, d'assistance à la conception fonctionnelle (SADT, FAST ...). Il montre que les spécifications d'un produit s'expriment principalement dans le langage naturel, ce qui rend difficile une quelconque automatisation de la conception à ce niveau. On ressent la nécessité de définir un modèle intermédiaire facilitant un passage moins brusque entre les fonctions et la forme du produit.<br />Le second chapitre traite de la modélisation géométrique du produit, puisque l'objectif principal est de construire sa forme. Il montre que les systèmes informatiques actuels de CAO ne fournissent pas d'assistance à la synthèse de formes. Nous identifions ensuite différentes approches de synthèse de la forme, des approches qui gèrent des informations d'un plus haut niveau sémantique que les habituelles méthodes associées aux modèles géométriques courants (B–Rep, CSG ...).<br />Le troisième chapitre propose une méthode permettant de construire automatiquement un ensemble de formes satisfaisant les spécifications du produit à la condition que ces dernières aient été traduites en un modèle dit intermédiaire. La méthode proposant plusieurs solutions, il est nécessaire de définir la notion d'estimation permettant de comparer les solutions entre elles. La comparaison des solutions permet d'appliquer des méthodes d'optimisation pour choisir les meilleures formes.<br />Le quatrième chapitre étaye l'approche en proposant d'une part une maquette informatique et d'autre part une application dans un cadre industriel : la conception assistée de moules de fonderie à partir d'une définition fonctionnelle du moule.

Dans le contexte économique actuel, il faut proposer des produits personnalisés dequalité, à faible coût et dans des délais de plus en plus courts. La société MABI a choisi devoir chacune de ces contraintes comme une opportunité de repenser ses produits en misantsur l’innovation. Il faut alors optimiser certaines tâches routinières d’ingénierie afin dedégager du temps pour la conception des nouveaux produits. Le travail de recherche réalisés’inscrit dans le cadre d’une thèse en convention CIFRE en partenariat entre la société MABIet le laboratoire IRTES-M3M de l’UTBM. MABI conçoit, assemble, commercialise et assurele service après-vente de produits propres dans le domaine de la protection et la rénovationdes bâtiments. Ses besoins d’amélioration concernent le processus de développement deproduits qui doivent répondre aux besoins des clients tout en respectant des contraintesd’assemblage spécifiques à l’entreprise. La finalité industrielle de la thèse consiste à décliner au niveau du domaine du« Produit », la méthodologie générique élaborée sur la base de notre travail de recherchescientifique. A ce niveau, notre problématique scientifique consiste à rendre opérationnel etdynamique le modèle Multi-Domaines et Multi-Vues (MD-MV), structuré de manière «plutôtstatique», en y apportant des éléments de raisonnement contribuant à créer des interactionsinter-domaines et inter-points de vue. Pour ce qui est du domaine du « Produit », il endécoule la méthodologie FARD (Functional And Robust Design) qui vise à concevoir et àgénérer rapidement l’ensemble des variantes de produits d’une même famille modulaire touten assurant le respect des besoins clients (conception fonctionnelle) et des contraintesd’assemblage à travers une aide à la décision pour le choix de la séquence d’assemblage,contribuant ainsi à créer une interaction dynamique avec le domaine du « Process ». Quatrethèmes de recherche sont abordés : la modularité, la conception fonctionnelle, la conceptionpour l’assemblage (dès les phases amont du processus de conception) et la simulation(accélérée grâce au paramétrage du maillage). Habituellement, le domaine de la modularitéest souvent associé à celui de la conception fonctionnelle ou encore à celui de la conceptionpour l’assemblage, mais rarement les trois ensemble, ce qui constitue la spécificité de nostravaux. Enfin, l’aspect paramétrique de la méthodologie FARD, à travers les liens établisentre les quatre thèmes de recherche évoqués précédemment, rend possible la générationrapide des produits d’une même famille à partir d’un produit générique et ainsi de gagner dutemps de conception, en vue d‘atteindre nos objectifs de conception routinière « HautementProductive ». Trois cas d’études industriels et académiques illustrent l’application et lafaisabilité la méthodologie FARD... / In current economic context, enterprises must provide quality custom products at alower cost and a shorter delay. MABI Company chose to consider these constraints as anopportunity to rethink its products through innovation. Then certain routine tasks must beoptimized to free up time in order to have more time to innovate and design new products.This thesis is part of a CIFRE partnership between the MABI Company and the IRTES-M3Mlaboratory at UTBM. MABI designs, assembles, sells and provides after-sales service ofproducts in the field of the protection and the renovation of buildings. MABI needs ofimprovement are in the development process of its products that must meet customer needs,while respecting its assembly constraints.The industrial purpose of the thesis is to decline in the Product domain, the genericmethodology developed on the basis of our scientific research work. At this level, ourscientific problematic is to make operational and dynamic the Multi-Domains and Multi-Viewsdesign model (MD-MV), structured in a "rather static" way, and to enriched these models byadding reasoning procedures. It follows the FARD methodology (Functional And RobustDesign) which aims to design and quickly generate variants of a modular product family whileensuring compliance with customer requirements (functional design) and assemblyconstraints. Four domains are covered: modularity, functional design, design for assembly (atthe early stages of the design process) and simulation (accelerated through theparameterisation of the mesh). Usually the domain of modularity is often associated withfunctional design or with the design for assembly, but rarely the three together, thatconstitutes one of our added values. Finally, the parametric aspect of the FARDmethodology, that is the link between the four domains, allows accelerated the generation ofproducts of the same family from a generic product and thus saving design time to achieveour goal of "High Productive" routine design. Three industrial and academic case studiesillustrate the application and the feasibility of the FARD methodology...

Dans le contexte économique actuel, il faut proposer des produits personnalisés dequalité, à faible coût et dans des délais de plus en plus courts. La société MABI a choisi devoir chacune de ces contraintes comme une opportunité de repenser ses produits en misantsur l'innovation. Il faut alors optimiser certaines tâches routinières d'ingénierie afin dedégager du temps pour la conception des nouveaux produits. Le travail de recherche réalisés'inscrit dans le cadre d'une thèse en convention CIFRE en partenariat entre la société MABIet le laboratoire IRTES-M3M de l'UTBM. MABI conçoit, assemble, commercialise et assurele service après-vente de produits propres dans le domaine de la protection et la rénovationdes bâtiments. Ses besoins d'amélioration concernent le processus de développement deproduits qui doivent répondre aux besoins des clients tout en respectant des contraintesd'assemblage spécifiques à l'entreprise. La finalité industrielle de la thèse consiste à décliner au niveau du domaine du" Produit ", la méthodologie générique élaborée sur la base de notre travail de recherchescientifique. A ce niveau, notre problématique scientifique consiste à rendre opérationnel etdynamique le modèle Multi-Domaines et Multi-Vues (MD-MV), structuré de manière "plutôtstatique", en y apportant des éléments de raisonnement contribuant à créer des interactionsinter-domaines et inter-points de vue. Pour ce qui est du domaine du " Produit ", il endécoule la méthodologie FARD (Functional And Robust Design) qui vise à concevoir et àgénérer rapidement l'ensemble des variantes de produits d'une même famille modulaire touten assurant le respect des besoins clients (conception fonctionnelle) et des contraintesd'assemblage à travers une aide à la décision pour le choix de la séquence d'assemblage,contribuant ainsi à créer une interaction dynamique avec le domaine du " Process ". Quatrethèmes de recherche sont abordés : la modularité, la conception fonctionnelle, la conceptionpour l'assemblage (dès les phases amont du processus de conception) et la simulation(accélérée grâce au paramétrage du maillage). Habituellement, le domaine de la modularitéest souvent associé à celui de la conception fonctionnelle ou encore à celui de la conceptionpour l'assemblage, mais rarement les trois ensemble, ce qui constitue la spécificité de nostravaux. Enfin, l'aspect paramétrique de la méthodologie FARD, à travers les liens établisentre les quatre thèmes de recherche évoqués précédemment, rend possible la générationrapide des produits d'une même famille à partir d'un produit générique et ainsi de gagner dutemps de conception, en vue d'atteindre nos objectifs de conception routinière " HautementProductive ". Trois cas d'études industriels et académiques illustrent l'application et lafaisabilité la méthodologie FARD...

Nous nous intéressons au problème du dimensionnement et du placement optimal de locaux sur une surface donnée (on trouve aussi allocation spatiale), de type logements familiaux, bureaux ou équipements collectifs... Nous présentons une nouvelle approche de logiciel de CAO en architecture qui part de l'expression du besoin fonctionnel en termes de contraintes sur les locaux. La grande originalité de ce travail est de proposer un modèle de placement a trois niveaux : fonctionnel, topologique et numérique. Dans une seconde étape, le logiciel ARCHiPLAN que nous avons développé, énumère toutes les solutions topologiquement différentes, sans présumer pour autant de dimensions finales précises. Ces solutions correspondent à l'étape d'esquisses qu'effectue un architecte en phase de conception préliminaire a partir du cahier des charges fonctionnel (programme). L'architecte peut ensuite « naviguer » dans cet espace de solutions topologiques, en faible nombre, et en choisir certaines pour une étude plus poussée. Pour chaque solution topologique, la meilleure solution dimensionnelle est trouvée au regard de critères de coûts, de surfaces utiles, de trame ou autres. Cette approche, qui combine la programmation orientée objet et les techniques de programmation par contraintes, a l'avantage d'éviter le problème récurrent de l'explosion combinatoire grâce a ce modèle a trois niveaux, tout en se rapprochant de la pratique du concepteur du domaine par une méthode fonctionnelle et progressive. Le logiciel ARCHiPLAN a prouve sa robustesse, sa pertinence et sa souplesse en conception ainsi que sa rapidite sur de nombreux exemples.