Integrated design and information management: application to product engineering and assembly sequence planning
Conception intégrée et gestion d'informations techniques: application à l'ingénierie du produit et de sa séquence d'assemblage
Résumé
In today's competitive market, companies from the automotive and aeronautic industries are required to effectively enable concurrent engineering (CE) and product lifecycle management (PLM) strategies in order to maintain their business drivers and competitiveness edges - such as productivity, efficiency, and flexibility - especially at the beginning of product lifecycle process. Within this context, a particular industrial requirement is needed for the integration of lifecycle considerations at different life aspects from the early product development process with the related support of data-information-knowledge management systems. It is therefore important to provide a decision making support as soon as possible, in order to produce a better, assembly friendly, product. This research is in the fields of integrated design and information management with a particular focus on product structure engineering and assembly sequence planning. The latter has been developed by setting up a multi-view model entitled MUlti-View Assembly Oriented (MUVOA) to map concepts in the area of product and assembly process for the definition, the propagation, and the traceability of product and process information along the product life cycle. A set of interrelated views (functional, behavioral, structural, geometric, technological and contextual) has been defined according to profiles (role, concern, concepts, business process, etc.) of the stakeholders involved in assembly oriented design issues, namely the product architect, the assembly planner, the designer and the process expert. Based on the MUVOA model, a framework called Proactive ASsembly Oriented DEsign (PASODE) has been proposed in order to define an optimal assembly sequence in the early product development process, and used to define a skeleton-based assembly context in product geometric view. Thus, the proposed PASODE framework includes three approaches, which are: the approach based on the ASDA algorithm (Assembly Sequence Definition Algorithm), dedicated to the definition/planning of assembly sequences in the preliminary product development process; the SKL-ACD approach (SKeLeton-based Assembly Context Definition), dedicated to the definition of a skeleton-based assembly context; and the PRM approach (Product Relationships Management), for the management of product relationships at various abstraction levels in the context of PLM. The proposed MUVOA model and PASODE framework have been implemented in a new application called PEGASUS at the interface of PLM systems such as PDM (Product Data Management), MPM (Manufacturing Process Management) and CAD (Computer Aided Design) systems. The computer implementation is based on the Model View – ViewModel method and C# programming language that enables us to achieve three industrial applications to demonstrate the three proposed approaches. Among the use cases, we have introduced a case study of a Catalytic converters and Diesel Particulate Filter in collaboration with Faurecia ECT from automotive industry, the design of fuselage section of an aircraft in collaboration with EADS IW from aeronautic industry, and the design of a pneumatic drill for the enterprise MABI.
Dans le contexte concurrentiel actuel, les entreprises issues des secteurs automobile et aéronautique doivent impérativement mettre en place, de manière efficace, des stratégies d'ingénierie intégrée et de gestion de cycle de vie des produits, ceci afin de maintenir leurs facteurs de compétitivité, tels que la productivité, l'efficacité et la flexibilité, en particulier en phase de début de cycle de vie des produits (développement et industrialisation). Dans ce contexte, une condition industrielle nécessaire est requit pour l'intégration des contraintes liées aux différentes phases du cycle de vie du produit au sein du processus de développement avec le support de systèmes permettant la gestion des données-informations-connaissances. Dès lors, il est important d'apporter, le plus tôt possible, une aide à la décision en ingénierie, afin de fournir un produit se prêtant aux problématiques liées aux phases de son cycle de vie. Ce travail de thèse s'inscrit dans les domaines de la conception intégrée et de la gestion des informations techniques, plus particulièrement centrée sur le produit et sa séquence d'assemblage. Celui-ci a consisté à la mise en place d'un modèle multi-vues baptisé MUlti-Vues Orienté Assemblage (MUVOA) visant à cartographier les concepts dans les domaines du produit et du processus d'assemblage pour la définition, la propagation et la traçabilité des informations du couple produit-process. Un ensemble de vues interdépendantes (fonctionnelle, comportementale, structurelle, géométrique, technologique et contextuelle) a été défini en fonction des profils (rôle, préoccupation, termes métier, processus métier, etc.) des acteurs métier impliqués dans les questions de conception orientée assemblage, à savoir l'architecte produit, le gammiste, le concepteur et l'expert process. Sur la base de ce modèle MUVOA, un cadre méthodologique baptisé Proactive ASsembly Oriented DEsign (PASODE) a été proposé, ceci afin de définir une séquence d'assemblage optimale dans les phases préliminaires du processus de développement, et de l'utiliser pour définir un contexte d'assemblage à base de squelettes dans la vue géométrique produit. De ce fait, le cadre méthodologique PASODE proposé regroupe trois approches, telles que : l'approche basée sur l'algorithme ASDA (Assembly Sequence Definition Algorithm) dédiée à la définition/planification de séquences d'assemblage en phases préliminaires du processus de développement des produits, l'approche SKL-ACD (SKeLeton-based Assembly Context Definition) dédiée la définition d'un contexte d'assemblage à base de squelettes géométriques, et l'approche PRM (Product Relationships Management) dédiée à la gestion des relations du produit à différents niveaux d'abstraction en contexte PLM. Le modèle MUVOA ainsi que le cadre méthodologique PASODE ont été mis œuvre dans un outil informatique appelé PEGASUS, situé à l'interface des systèmes PLM (Product Lifecycle Management) associés à la gestion des informations techniques du couple produit-process, tels que les systèmes PDM (Product Data Management), MPM (Manufacturing Process Management) et CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Cette implémentation informatique, basée sur la méthode Modèle Vue - VueModèle et le langage C#, nous a permis de réaliser trois expérimentations industrielles, afin d'illustrer et de valider les trois approches du cadre méthodologique. Parmi les cas d'applications, nous avons introduit un cas de conception d'un combiné Catalyseur – Filtre à Particules en collaboration avec l'entreprise Faurecia Technologies de Contrôle des Emissions (ECT), la conception de la partie structurelle d'un avion de type A320 en collaboration avec l'entreprise EADS Innovation Works, et un dernier cas avec l'entreprise MABI sur la conception d'un marteau burineur pneumatique.
Loading...