Les travaux de recherche présentés adressent des problèmes de mises à jour de knowledge-based engineering templates dans le cadre de la conception de produits. La réutilisation de connaissances de conception est devenue un avantage clé pour la compétitivité des entreprises. Le savoir faire ainsi que les bonnes pratiques peuvent être stockés au sein de templates par le biais de formules, règles, scripts, etc. Ces connaissances de conception peuvent alors être réutilisées en instanciant le template. L’instanciation résulte en la création d’une instance du template dans le contexte spécifié.Dans le cadre de produit complexes et imposants tels que des voitures ou des avions, la maintenance des templates est une tache ambitieuse. Plusieurs ingénieurs de diverses disciplines travaillent ensemble et font évoluer les templates pour augmenter leurs aptitudes ou pour corriger des problèmes. De plus, dans certains cas, les modifications faites aux templates devraient être appliquées à leurs instances afin qu’elles puissent bénéficier de ces modifications. Ces problèmes ralentissent l’adoption à grande envergure des templates au sein des entreprises. L’objectif de ce travail est de proposer une approche afin d’épauler les ingénieurs dans les tâches relatives à la mise à jour des templates.Pour traiter ces problèmes, un processus adressant les tâches relatives à la mise à jour des templates est défini. Ensuite, un framework est proposé dans le but d’aider les ingénieurs de conception au cours du processus de mise à jour, en fournissant un système d’aide à la décision ainsi qu’une stratégie de mise à jour des instances. Le premier est un système conçu pour faciliter la collaboration entre les différent experts dans le but de résoudre les problèmes liés aux templates. Le second a pour but d’élaborer une séquence de mise à jour à fin d’appliquer les modifications du template à ses instances. La séquence est calculée avec les données extraites à partir des modèles CAD et des templates. Ces données sont stockées dans une ontologie conçue spécialement à cet effet. L’ontologie est utilisée pour représenter et inférer des connaissances sur les templates, les produits et leur relations. Cela facilite la construction des séquences de mises à jour en fournissant une vue d’ensemble sur les relations entre documents, même implicites. / The present Ph.D. thesis addresses the problem of knowledge-based engineering template update in product design. The reuse of design knowledge has become a key asset for the company’s competitiveness. Knowledge-based engineering templates allow to store best practices and knowhow via formulas, rules, scripts, etc. This design knowledge can then be reused by instantiating the template. The instantiation results in the creation of an instance of the template in the specified context. In the scope of complex and large products, such as cars or aircrafts, the maintenance of knowledge-based engineering templates is a challenging task. Several engineers from various disciplines work together and make evolve the templates in order to extend their capabilities or to fix bugs. Furthermore, in some cases, the modifications applied to templates should be forwarded to their instances in order that they benefit from the changes. These issues slow down the adoption of template technologies at a large scale within companies. The objective of this work is to propose an approach in order to support engineers in the template update related tasks. In order to address these issues, a process supporting the template update related tasks is defined. Then a framework is proposed that helps design engineers during the template update process by providing a decision support system and a strategy for the update of template instances. The former is a system designed to ease the collaboration between various experts in order to solve template related problems. The latter aims at providing a sequence of updates to follow, in order to forward the templates’ modifications to their instances. This sequence is computed with data extracted from models and templates, which are stored in an ontology designed for this purpose. The ontology is used to represent and to infer knowledge about templates, products and their relations. This facilitates the construction of update sequences as it provides an efficient overview of relationships, even implicit ones.

Ces travaux de recherche concernent le domaine de l’ingénierie des connaissances pour laconception de produits et plus particulièrement les phases amont du couple produit-simulation dansle processus de conception.Au cours de ces différentes phases amont, les acteurs d’un même projet utilisent simultanément denombreuses modélisations géométriques et comportementales du produit. Ils peuvent aussi avoirrecours à plusieurs outils logiciels hétérogènes, communiquant très difficilement entre eux.Dans ce contexte, le partage des connaissances entre les différents modèles métiers apparait commeune nécessité. En effet, concevoir un produit implique une gestion des connaissances d’unegranularité fine en tenant compte de leur niveau de maturité et de leur cohérence.Le recours à de nouvelles méthodes et de nouveaux outils est alors nécessaires dans le but desoutenir l’approche globale PLM et continuer à optimiser et rationaliser le processus de conceptionde produits.Dans ce cadre, nous proposons une approche qualifiée de KCM – Knowledge ConfigurationManagement, basée sur la gestion des connaissances de granularité fine, en configurations. Cetteapproche est de nature à favoriser la collaboration entre les acteurs d’un projet, en améliorant lacapitalisation, la traçabilité, la réutilisation et la cohérence des connaissances, utiliséessimultanément dans plusieurs activités en parallèle du processus de conception.Les principaux résultats de notre travail de recherche se structurent autour de trois axes :· Une méthodologie de gestion des connaissances en configurations qualifiée de KCMethod.· Un méta-modèle, baptisé KCModel, de structuration des concepts manipulés parKCMethod.· Une maquette de faisabilité sous forme d’outil logiciel ADES, permettant d’expérimenteret valider notre approche.L’ensemble des résultats obtenus s’articule autour d’une solution logicielle de nouvelle génération,qualifiée de KCManager, permettant de déployer en entreprise l’ensemble de la démarche proposée. / This research work deals with the field of knowledge engineering for product design, especially theupstream phases of the design-simulation couple in the product design process.In these phases, the project participants use many geometric and behavioural models of the productin parallel, while using multiple heterogeneous software tools, with difficulties to communicatebetween each other. However, especially in the upstream phases of the design process, designing aproduct requires sharing fine granularity knowledge between the different expert models, takinginto account their levels of maturity and consistency. Consequently, new methods and tools arethen needed in order to support the overall PLM approach and continue to optimize and streamlinethe product design process.Thus, in this research context, we propose an approach referred to as KCM – KnowledgeConfiguration Management, based on management of fine granularity knowledge in configuration.This approach is likely to improve collaboration between project participants, improvingcapitalization, traceability, reuse and consistency of the knowledge used simultaneously on severalactivities in parallel within the design process.The main results of our research are structured around three axes :· A methodology for knowledge configuration management qualified as KCMethod.· A meta-model, called KCModel, structuring concepts manipulated by KCMethod.· A model of feasibility, namely ADES software tool, allowing testing and validation ourapproach.The overall results are articulated around a next-generation software solution, described asKCManager, in order to deploy the approach proposed.

Cette thèse traite d'une méthodologie de Reverse Engineering (RE) d'assemblages mécaniques à partir de données hétérogènes dans un contexte routinier. Cette activité consiste à partir d'un produit ou d'un assemblage, à récupérer la donnée numérique en partant de la donnée physique dans le but de reconstruire sa ma­quette numérique. Plusieurs techniques de numérisation peuvent être employées et permettent de générer des données de différents types (ex : nuage de points, photographies). Ces dernières sont utilisées comme données d'entrée à notre pro­cessus de RE et peuvent aussi être associées à des données liées au produit, exis­tantes au préalable, telles que des mises en plan ou encore une version antérieure de la maquette numérique du produit. Le traitement de l'ensemble de ces don­nées, dites "hétérogènes", requiert une solution qui soit capable de gérer d'une part, l'hétérogénéité des données et des informations qu'elles contiennent et d'autre part, l'incomplétude de certaines données qui est liée au bruit ou à la technologie utilisée pour numériser l'assemblage (ex : scanner ou photographie). Enfin la pertinence des informations extraites lors de la phase de traitement doit permettre, dans cer­tains cas, de générer des modèles CAO paramétrés, propres à l'activité de RE de l'entreprise ou du domaine d'application. L'état de l'art sur la reconnaissance de formes dans des données hétérogènes ainsi que sur la gestion de connaissances dans le cadre d'activités routinières, pro­pose des approches qui traitent soit d'un seul type de données, soit du RE de pièce unique ou soit elles ne permettent pas d'obtenir un modèle CAO qui soit exploitable (paramétrage géométrique des entités) pour une activité de RE. Cette thèse propose une méthodologie nommée Heterogeneous Data Integration for Reverse Engineering (HDI-RE) et qui se décompose en trois étapes : la seg­mentation, la signature et la comparaison avec une base de connaissances. Le but de cette méthode est d'automatiser le processus de RE et notamment en ce qui concerne les étapes de reconnaissance de composants dans les données d'entrée et d'aide à la reconstruction de modèles CAO (paramétrés ou non) en récupérant des informations géométriques et topologiques dans des données d'entrée. Pour cela, ces dernières sont segmentées afin d'en extraire des informations qui sont en­ suite formalisées sous la forme de signatures. Les signatures générées sont ensuite comparées à une base de connaissances comportant un ensemble de signatures de différents types et appartenant à des produits ou objets déjà connus. Le calcul des similarités issu de la comparaison permet d'identifier les composants présents dans les données en entrée. L'apport scientifique de ces travaux repose principalement sur l'utilisation de sig­natures qui, en fonction du souhait de l'utilisateur, permettent de reconstruire une maquette numérique en sortie du processus de RE avec trois niveaux d'information : un niveau global, un niveau géométrique et topologique ou un niveau fonctionnel. Par rapport à chaque niveau et du type de données traité, un mécanisme de signa­ture dédié est proposé. / This thesis deals with a methodology of Reverse Engineering (RE) of mechanical assemblies from heterogeneous data in a routine context. This activity consists, from the existing data of a part or an assembly, in rebuilding their digital mock-up. The data used in entrance of our process of RE can be drawings, photos, points clouds or another existing version of the digital mock-up. The proposed approach, called Heterogeneous Data Integration for Reverse Engineering (HDI-RE), is divided into three steps : the segmentation, the signature and the comparison of the initial data with a knowledge database. The signatures of the studied object are compared with the signatures of the same type existing in the database in order to extract components ordered by similarity (distance with the object). The parameterized digital mock-up which is the most similar to the object is then extracted and its parameters identified from the initial data. Data set processing, called "heterogeneous" data, requires a solution which is able to manage on one hand, the heterogeneousness of the data and the information which they contain and on the other hand, the incompleteness of some data which are in link with the noise (into points cloud) or with the technology used to digitize the assembly (ex: scanner or photography).

Air intakes are complex components that are critical for the propulsion of the aircraft. The design has to consider requirements from several different departments, often contradictory. Additionally, the air intakes need to cooperate with other critical components. This makes testing of the models crucial, hence time-demanding. Design automation is a growing field which aims at minimizing repetitive work during product concept development. To follow the increasing digitalization, further investigations of design automation applied on air intakes are significant.  The application Imagine and Shape in 3D Experience CATIA handles subdivided surfaces. These surfaces are both flexible and provide a high order of continuity, which is often desired. While design automation in CATIA is well investigated, design automation in Imagine and Shape is not.  Knowledge based engineering techniques are often used to implement design automation. The methodology MOKA is frequently used when developing knowledge based engineering applications. This master thesis has followed MOKA in combination with Scrum.  The master thesis has resulted in a method to allow automation in Imagine and Shape by linking mesh nodes on subdivided surfaces to reference points that are parameterized. Further, a method for generating air intake configurations as well as the integration with a fuselage has been developed. The method includes wireframe models in Generative Shape Design, subdivided surfaces in Imagine and Shape, scripts in EKL as well as UserForm and scripts in VBA. Additionally, the order of continuity for an integration between air intakes and fuselage has been analyzed using tools in 3D Experience CATIA.  A conclusion drawn is that the method for generating air intakes cannot be completely automated. Instantiation and dimension of components can be automated, but manual work is required when using tools in Imagine and Shape during the integration between the components and the fuselage.Two methods for linking mesh nodes to reference points have been identified, one manual and one semi-automatic. The automatic method saves time and mouse clicks by utilizing VBA scripts. Further, the achieved order of continuity of an integration between subdivided surfaces depends on the individual components.

This report documents a thesis conducted at Scania CV AB in Södertälje, Sweden. The main purpose of the thesis has been to examine and improve upon current practices of parametric CAD-modeling at Scania, with the ultimate goal of increased design automation and simulation-driven design. The thesis was initiated with a literature study, mainly covering the fields of parametric CAD-modeling, design automation and knowledge-based engineering. Furthermore, a questionnaire and multiple interviews were conducted to assess the awareness and mind-set of the employees. Finally, a case-study was carried out to follow current methodologies, and address any deficiencies found. Some of the most important findings were that while parametric modeling has considerable potential in enabling design automation, it is crucial, and most beneficial in terms of automation efficiency, to start with the fundamentals, namely achieving a uniform modeling practice. With these findings, a new proposed methodology has been introduced, as well as a recommended plan for a widespread implementation of parametric modeling at Scania. Such implementation would allow for shorter lead-times, faster adaptation to changing conditions, and reduced development expenditures.

This investigation identifies how CAD models of typical automotive body assemblies could be defined to allow a continuous optimisation of the number of iterations required for the final design and the number of variants on the basis of Parametric Associative Design (PAD) and how methodologies for the development of surfaces, parts and assemblies of the automotive body can be represented and structured for a multiple re-use in a collaborative environment of concept phase of a Product Evolution (Formation) Process (PEP). The standardisation of optimised processes and methodologies and the enhanced interaction between all parties involved in product development could lead to improve product quality and reduce development time and hence expenses. The fundamental principles of PAD, the particular methodologies used in automotive body design and the principles of methodical development and design in general are investigated. The role which automotive body engineers play throughout the activities of the PEP is also investigated. The distribution of design work in concept teams of automotive body development and important methodologies for the design of prismatic profile areas is critically analysed. To address the role and distribution of work, 25 group work projects were carried out in cooperation with the automotive industry. Large assemblies of the automotive bodies were developed. The requirements for distributed design work have been identified and improved. The results of the investigation point towards a file based, well structured administration of a concept design, with a zone based approach. The investigation was extended to the process chain of sections, which are used for development of surfaces, parts and assemblies. Important methods were developed, optimised and validated with regard to an update safe re-use of 3D zone based CAD models instead of 2D sections. The thesis presents a thorough description of the research undertaken, details the experimental results and provides a comprehensive analysis of them. Finally it proposes a unique methodology to a zone based approach with a clearly defined process chain of sections for an update-safe re-use of design models.