Depuis une quinzaine années, de plus en plus d'entreprises tendent à passer du mode d'organisation séquentiel à un mode d'organisation simultané et distribué. Ces évolutions organisationnelles induisent logiquement la nécessité d'adapter les outils et les méthodes de travail afin de mieux gérer l'ensemble du cycle de vie du produit (notion de PLM). Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à l'interopérabilité des connaissances des fabricants avec l'activité de conception. Ce travail s'inscrit dans une démarche de conception guidée par la fabricabilité. Un certain nombre d'outils de conception guidée existent déjà mais ils ne sont pas génériques et imposent un couplage trop fort entre les domaines. La solution proposée consiste en une modélisation des connaissances de fabrication par l'intermédiaire de règles, et en l'utilisation et la réutilisation de ce savoir-faire au travers de l'approche de modélisation synthétique du projet DIJA. Le principe adopté consiste à assister, guider et sensibiliser le concepteur au cours de la conception, en observant l'influence de ses actes sur les possibilités et conditions de fabrication de la pièce, tout en garantissant le respect de la confidentialité. La mise en œuvre de cette approche fait intervenir une notion générique d'état, ainsi que deux types de graphes qui servent de support aux interactions avec l'utilisateur et à la gestion des règles. Nous étudions donc l'évolution des connaissances impliquées en fonction de l'application des outils de conception, ce qui se traduit par une évolution des graphes. Une maquette adoptant cette approche a permis de valider les concepts fondamentaux.

Dans le contexte actuel de concurrence industrielle internationale, la diversité des produits proposés et leur complexité croissante imposent aux industriels de proposer des produits manufacturés innovants, de qualité, à moindre coût et dans des délais de plus en plus contraignants. Le marché de la fabrication d'outillages de mise en forme (moules d'injection, matrices d'emboutissage, etc) a fortement évolué. Les outillages doivent désormais être conçus et mis au point plus rapidement, être adaptables aux différentes variantes de produits et fabriqués à coût maîtrisé.<br /><br /> Ainsi, les outillages peuvent avantageusement être conçus avec une double approche : modulaire et hybride. Les outillages sont vus non plus comme une seule pièce, mais comme un puzzle en trois dimensions, avec différents modules fabriqués séparément puis assemblés. L'approche modulaire permet de prendre en compte les différentes variantes d'une même famille de pièces à produire en facilitant un changement rapide des parties de l'outillage. L'approche hybride permet de choisir le procédé de fabrication le plus adapté pour chacun des modules de l'outillage. Nous nous sommes intéressés aux procédés d‟usinage par enlèvement de matière ainsi qu'aux procédés de fabrication rapide par ajout de matière. Ces technologies additives arrivent à maturité et, bien qu'un haut niveau de qualité soit encore délicat à obtenir, les possibilités de réalisation de formes difficiles, voire impossibles, à usiner par enlèvement de matière rendent ces procédés très attractifs. <br /><br /> Ce travail de thèse consiste donc en l'élaboration d'une méthodologie de conception d'outillages modulaires hybrides. Cette méthode permet, dans un premier temps, d'analyser la complexité de fabrication des outillages lors de leur conception. Dans un deuxième temps, afin de réduire la complexité de fabrication (et par conséquent, diminuer les temps et coûts de réalisation à qualité égale), une nouvelle conception de l'outillage est proposée, en appliquant les points de vue modulaire et hybride. La complexité de fabrication de ce nouvel outillage est ensuite analysée, puis comparée à la première afin de quantifier les gains induits par notre approche modulaire hybride. <br /><br /> Une maquette informatique a donc été développée et implémentée dans un logiciel de CAO pour mettre en évidence les possibilités d'utilisation de la méthodologie lors de la phase de conception d'outillages. Elle est testée sur différentes pièces-test et outillages industriels, en particulier dans le cadre du projet EMOA (Excellence dans la Maîtrise de l'Ouvrant Automobile haut de gamme) piloté par PSA Peugeot-Citroën.

L’originalité de notre travail consiste à développer une approche qui intègre l’ingénierie systèmes basée sur les modèles (MBSE) avec les principes de l’approche SBCE afin de réduire les boucles itératives entre les concepteurs inexpérimentés, les fabricants et les experts. D’autres parties prenantes participent également au développement du produit afin d’assurer environnement d’ingénierie simultanée. Cette approche offre un grand potentiel pour gérer les aspects de fabricabilité et de fiabilité, en raison de la capacité à développer des connaissances en parallèle, en particulier pour les technologies avancées et non matures. L’avantage d’utilisation des principes du SBCE est d’offrir des possibilités de communication entre les parties prenantes au début de la phase de conception. SysML est utilisé comme langage descriptif pour représenter les différentes phases de cette approche. Pour étudier la robustesse ces système, nous avons développé un modèle intitulé «Model Based for Robustness Analysis» (MBRA) qui a pour objectif de filtrer les solutions faibles ou coûteuses au fil du temps et d’assister l’ingénieur système lors de l'adoption d’une étude de compromis. Pour l’étude de la fabricabilité des systèmes complexes, nous avons développé un autre modèle intitulé « Model Based for Manufacturability analysis » / The originality of our work is to develop an approach that integrates model-based systems engineering (MBSE) with the principles of the SBCE approach to reduce iterative loops between inexperienced designers, manufacturers, and experts. Other stakeholders are also involved in product development to ensure simultaneous engineering environment. This approach offers great potential for managing manufacturability and reliability aspects, due to the ability to develop parallel knowledge, especially for advanced and non-mature technologies. The advantage of using SBCE principles is to provide opportunities for communication between stakeholders early in the design phase. SysML is used as a descriptive language to represent the different phases of this approach. To study the robustness of these systems, we have developed a model called "Model Based for Robustness Analysis" (MBRA) which aims to filter low or expensive solutions over time and to assist the system engineer when adopting a trade-offs study. For the assessment of the manufacturability of complex systems, we have developed another model entitled "Model Based for Manufacturability analysis"

Mon travail de thèse a pour objectif d'étendre le modèle entité d'usinage aux pièces aéronautique présentant des difficultés d'usinage bien spécifique. Ce modèle entité d'usinage permet d'encapsuler l'ensemble des informations permettant d'identifier et de gérer les principales difficultés d'usinage rencontrées sur ce type de pièce. A partir de ces informations, nous identifions les difficultés liées à l'accès des outils de coupe aux surfaces à usinée, à la flexion des pièces sous les efforts de coupe, aux risques de vibration,... que nous analysons pour proposer un processus d'usinage adaptés et un ensemble de contraintes. Ces contraintes permettent d'orienter la conception de la gamme d'usinage de manière à proposer un processus d'usinage compatibles avec les difficultés d'usinage identifiées. Enfin, nous proposons quelques pistes permettant d'intégrer ces contraintes d'usinage en conception de produit de manière à proposer un produit optimum du point de vue de l'usinage. Les travaux s'inscrivent dans le cadre du projet RNTL USIQUICK ayant comme partenaire un industriel de l'aéronautique (Dassault Aviation), un développeur de logiciel CFAO (Dassault Système) et cinq laboratoires universitaires français : CRAN de Nancy, ENSAM de Metz, LURPA de Cachan, IRCCYN de Nantes et 3S ainsi que le CETIM.

La conception des microproduits est une activité multidisciplinaire faisant fréquemment appel à la mise en oeuvre de plusieurs principes physiques couplés. Différents acteurs interviennent au cours du processus de conception du produit : spécialistes des principes physiques mis en oeuvre, experts des procédés de fabrications, etc. Ces acteurs doivent collaborer selon les principes de la conception intégrée dans le but de concevoir un produit performant tout au long de son cycle de vie. Le concept de modèle-produit a été développé dans le cadre de la conception d'un "macro" produit, pour permettre l'intégration de l'ensemble des expertises métiers intervenant sur le cycle de vie du produit. Il nous semble donc pertinent d'évaluer dans quelle mesure ce concept pourrait convenir pour la conception de microproduits. Après avoir souligné les limites des modèles existants, la difficulté de les utiliser pour supporter l'étroite collaboration entre les experts des différents principes physiques mis en oeuvre et la gestion des couplages multiphysiques, nous présentons les concepts nécessaires à l'élaboration d'un modèle dédié aux microproduits. Le modèle mis en place et son application à la conception de deux microproduits (un MEMS switch RF et un système microfluidique) sont finalement présentés.