Méthodes de conception

Méthodes de conception

DEVELOPPEMENT DE PASSERELLES ENTRE DES METHODES DE CONCEPTION ET LA DEMARCHE D’INVENTION

Alors que les entreprises prennent connaissance de la méthode d’innovation TRIZ, se pose de façon aiguë le problème de l’intégration de cette méthode avec les autres outils de conception tels que AMDEC, analyse de la valeur, analyse fonctionnelle, arbres des causes. Les logiciels existants sont centrés sur l’outil lui-même et non l’interface avec les autres méthodes.

La méthode TRIZ est une méthode de conception qui permet de déplacer les contradictions physiques d’un problème d’innovation et de les transformer en une solution physique décalée mais rencontrée fréquemment dans les brevets ayant traités de ce type de problème.

C’est dans ce cadre que fut monté le projet de partenariat technologique « Développement de passerelles entre les méthodes de conception et la démarche d’invention TRIZ », projet porté par l’Institut de Productique de Besançon et le PRéCI. Il vise à établir et caractériser les liens entre la méthode TRIZ et les méthodes et outils utilisés en conception. La démarche conduite dans le cadre de ce travail de recherche est passée par une décomposition des méthodes en « blocs élémentaires », pour arriver à une description des données manipulées par chacun de ces blocs. A l’issue de cette démarche, 14 passerelles méthodologiques ont été formulées et retranscrites au format UML (Unified Modeling Language). L’objectif étant de proposer l’utilisation opportuniste de notions, de cadres de représentation ou encore d’outils de TRIZ dans des démarches de conception portées par exemple par l’Analyse Fonctionnelle, le QFD ou encore l’AMDEC.

Co-financé par l’Etat (DRIRE) et la région Franche-Comté, ce projet a également réuni plusieurs acteurs industriels de la région Franche-Comté : la société TDC Software, entreprise demandeuse du projet, ainsi que quatre PME franc-comtoises : Diager S.A.Malachowski S.A.Sophysa et Master Plast. L’expertise méthodologique est assurée par des experts d’ADEFI, du laboratoire M3M de l’UTBM ainsi que du LAB.

Traitements de surface

INOVACHROME

INOVACHROME est une ACI (Action Collective Industrielle**) de type transfert de technologie dont la mission consiste à étudier les potentialités offertes sur le marché concernant la substitution des procédés utilisant le chrome VI. L’objectif est de permettre aux industriels du secteur automobile, ferroviaire, aéronautique, bâtiment, ,… de faire le choix in fine d’une technologie adaptée à leurs problématiques. Ainsi, nous intervenons dans la pré-selection des technologies existantes puis procédons à différents tests suivant le cahier des charges de l’industriels.

**Le principe d’une ACI consiste à mutualiser les besoins et ressources pour mener à bien un transfert de technologie ou un projet de R & D

Micro-outils

SOLUTIONS LOGICIELLES

Destinées à faciliter les activités tertiaires récurrentes d’une entreprise (conception, développement, conduite de projet, traitement d’une affaire), les solutions logicielles actuellement disponibles sur le marché sont souvent inadaptées : les outils proposés de type CAO ou ERP sont, en effet, soit trop conséquents et contraignants (ils couvrent un très large périmètre et imposent une modification des usages), soit trop éloignés de la spécificité des activités cibles de l’entreprise. Or, en quête de productivité, les entreprises recherchent un outil précis, adapté à leurs pratiques, ménageant une grande souplesse d’utilisation, et personnalisable afin de dégager du temps et se concentrer sur leur cœur de métier

Face à ce constat, l’équipe CID (Conception Innovante et Distribuée) du laboratoire M3M de l’UTBM, le laboratoire RECITS (UTBM ), le  LAB (UFC)  ainsi que Tech-Cico (UTT), appuyés par ADEFI (Agence pour le Développement de l’Efficience et de l’Innovation) ont décidé de mettre au point une solution logicielle innovante répondant à leur besoin : le micro-outil.

Le micro-outil offre au concepteur une aide substantielle mais assez locale, c’est-à-dire qu’il va lui permettre de réaliser mieux ou plus rapidement une activité récurrente, tout en le laissant organiser librement son processus global de travail. Facile à comprendre et à paramétrer pour l’utilisateur, le micro-outil présente également d’autres atouts du point de vue du développeur informatique : il est architecturalement simple, évolutif, intégrable dans une plate-forme et dans une base de données, capable d’exporter les résultats de ses traitements sous un format standard, autonome et réactif.

Co-financé par le PRéCI (Pôle Régional de Conception et d’Innovation) dans le cadre de son Plan d’actions, l’ANR au titre du programme « 2006-CPER-Franche-Comté » et les fonds propres des laboratoires M3M et RECITS, le projet a été mis en œuvre grâce aux sociétés belfortaines Intégral Média et Nelda multimedia et a permis de développer une gamme de micro-outils, mobilisant ainsi l’équipe pendant environ 4 ans

Micro usinage

REALISATION DE PLATES-FORMES DE POSITIONNEMENT DE FIBRES OPTIQUES

Le silicium est le matériau phare de l’industrie microélectronique. Sous forme monocristalline, ce matériau peut être chimiquement usiné de façon anisotrope en ayant recours à des solutions de gravure ad hoc. Il est possible, en choisissant judicieusement la solution de gravure utilisée, l’orientation cristalline du cristal et l’orientation du masque de gravure par rapport au cristal, d’usiner de façon anisotrope le silicium. Les ratios de vitesses entre les différentes familles de plans cristallographiques permettent ainsi de réaliser des structures tridimensionnelles.

Dans le cadre de ce projet, les structures obtenues après gravures étaient des sillons en forme de V, délimités par les plans cristallographiques (111) du silicium. Le masque de gravure est réalisé à partir d’un dépôt couche mince structuré par photolithographie, permettant d’atteindre des précisions de positionnement des axes des sillons inférieures au micromètre.

Au début des années 2000, les technologies de communication ont connu un essor sans précédent s’appuyant sur les composants optiques intégrés dont le procédé de fabrication met également en œuvre la photolithographie. Ces composants (switchs, splitters, modulateurs) ont donné lieu à la création de nombreuses start-up. Radiall souhaitait  offrir de nouvelles solutions d’interconnexion pour ces nouveaux composants.

L’interconnexion des composants se faisant fibre à fibre, la technologie de gravure silicium anisotrope permettait de réaliser collectivement un grand nombre de plateformes comportant chacune un grand nombre de sillons assurant  le positionnement précis des fibres optiques. L’alignement des fibres externes de la plateforme permettait le positionnement de toutes les fibres reliées au composant.

Cette technologie avait été développée par le LPMO (Laboratoire de Physique et Métrologie des Oscillateurs, aujourd’hui département Micro Nano de l’Institut Femto-St), intéressait Radiall qui souhaitait l’acquérir et la développer pour proposer de nouvelles solutions d’interconnexion à ce marché émergent.

A partir du back-ground technologique développé par le LPMO, le CTMN a assuré le transfert de technologie du LPMO vers la société Radiall. Ce transfert, réalisé sur une dizaine de mois, a permis de réaliser les premiers prototypes propres à la conception client, d’assurer la fiabilisation des procédés et leur développement à un niveau industriel (optimisation des différentes étapes procédé, définition des coûts de revient en production collective, conseil pour la définition des infrastructures et équipements de l’unité de production, …). Au cours de ce transfert financé par la société Radiall, le CTMN a accueilli un ingénieur de la société pendant neuf mois pour le former et assurer le transfert de savoir-faire.

Systèmes électriques hybrides à énergie renouvelable Dimensionnement, modélisation et simulation

Systèmes électriques

Deux axes principaux de recherche

Dimensionnement optimal d’alimentations
autonomes stationnaires (hybrides)
– Intérêt des systèmes hybrides
– Dimensionnement
– Modélisation
– Optimisation
• Gestion d’énergie de systèmes hybrides
– Les systèmes multi-agents : une piste parmi d’autres

Dimensionnement,
modélisation et simulation

Pourquoi un système hybride ?

Les sources renouvelables sont onéreuses lorsqu’elles
interviennent (interconnections) dans le réseau
• Pour des applications autonomes, elles sont compétitives
• Inconvénient majeur : intermittence
• Solution : système de stockage (batteries) et générateur
auxiliaire (pile à combustible ou générateur diesel)

Exemple de système hybride

• Association Photovoltaïque (PV), Batterie
et Pile à Combustible (PàC)

Dimensionnement optimal : problématique

Comment dimensionner les éléments d’un système hybride en
termes de puissances et de capacité, selon deux objectifs :
– Obtenir un coût minimum de l’énergie délivrée
– Assurer une alimentation permanente de la charge
• Exemple : Photovoltaïque (PV) – Batterie – Pile à combustible (PàC)
=
=
H2
=
=
Batterie
=
=
=
~ Charge
PàC
Bus
DC
PV
Dimensionnement optimal : problématique
Paramètres à optimiser
• Puissance PV
• Inclinaison PV
• Capacité Batterie
• Puissance de la PàC
• SOC démarrant la PàC
• SOC arrêtant la PàC

Dimensionnement optimal : intérêt de la
modélisation

Prédire le comportement du système afin de
déduire :
– Consommation H2
– Durée de vie PàC
– Durée de vie Batterie (analyse « rainflow »)
– Energie manquante
• Prédire le coût en vue de l’optimisation

Modèle du système

Modélisation « énergétique » (puissance – énergie –
rendement)
• But :
– déterminer la contrainte sur les composants (batterie, PàC)
– déterminer si le système permet d’alimenter correctement la
charge

Modèle du système : batterie

Durée de vie de la batterie (inspiré de l’analyse
de fatigue des matériaux)
– Comptage « rainflow » aussi appelé méthode de la
goutte d’eau : il s’agit de réduire le spectre de
contraintes en une série de contraintes simples.
– Application de la règle de Miner [Miner, 1945] : les
dommages sont cumulatifs

Gestion d’énergie dans les systèmes hybrides

Qu’est ce que la gestion de l’énergie ?

Maîtrise de l’énergie (gestion de la
consommation et de l’efficacité des
consommateurs)

• Gestion de l’énergie : gestion de la
production d’énergie

Problématique dans les systèmes hybrides

Comment contrôler chacun des éléments afin
d’assurer une alimentation permanente de la
charge et en les utilisant au mieux ?

Approche classique

Un seul élément est régulé en tension de manière à maintenir
une tension constante sur le
bus
• Les autres sont contrôlés en
courant selon une longue série de règles « if, else » implémentées dans un
processeur qui centralise les informations et la prise de décision

Défaut de l’élément qui contrôle la tension du bus : le
système ne peut plus fonctionner
• Défaut du processeur central : le système est bloqué
• Requiert un processeur central
puissant
• Mise au point difficile
• L’ajout d’un élément impose une révision complète de la gestion d’énergie

Gestion par un Système Multi-Agents (SMA)

Chaque élément est vu comme un « agent »
• Un agent est capable de communiquer avec d’autres
• Il possède un état, une motivation et une réflexion interne

Avantages de la gestion par SMA

• Simplicité de conception : en distribuant le problème, il
suffit de s’intéresser au comportement que doit avoir un
seul élément et non pas à l’ensemble du système
• Chaque agent peut être implémenté dans un processeur
séparé de plus faible capacité mais la capacité totale de
calcul est au moins aussi grande
• En cas de défaut d’un élément ou de son processeur
associé, les autres éléments continuent de fonctionner
• Modularité : un élément nouveau peut être inséré plus
facilement dans le système, à la manière d’un ordinateur
qui vient se connecter sur un réseau

Exemple de coopération

Simulation d’un système dont la régulation de tension est assurée par un agent détenant un jeton virtuel échangé entre les agents
• L’agent qui possède le jeton contrôle la tension du bus ; il peut ensuite le donner suite à une requête émanant
d’un autre agent ou par sa propre initiative

Exemple de coopération

L’agent qui est en charge de la régulation peut
également demander aux autres de fournir du
courant (les autres agents peuvent aussi refuser
cette requête)
• Une étude et une amélioration des
comportements individuels permettra d’obtenir
une gestion de plus en plus performante et
adaptée à différents problèmes

 

Un portail régional de l’innovation

portail régional

Un portail unique d’informations animé par la Région de Franche-Comté pour les entreprises franc-comtoises.

Un seul clic pour accéder à toutes les informations utiles aux entreprises. Voilà qui va simplifier leurs démarches pour innover, créer, reprendre se développer.
Ce nouveau portail Internet, animé par la Région et ses partenaires, sera mis en ligne le 19 décembre.
Ce portail ne se substitue pas aux sites Internet existants, il est la nouvelle porte d’entrée qui mène les porteurs de projets aux « bons » interlocuteurs.
Ce site fait le lien avec toutes les informations et les contacts utiles aux acteurs du développement économique au premier rang desquels, les entreprises pour trouver des partenaires, des informations juridiques, technologiques, économiques, financer un projet, s’informer sur les filières d’excellence, répondre à un appel à projets, etc.
Plus de 200 organismes et 400 contacts sont référencés. 

Cette démarche est le fruit d’une collaboration étroite entre la Région, Oséo, l’Agence Régionale de Développement Economique, Franche-Comté Technologie,  la Chambre Régionale de Commerce et d’Industrie et plus de 50 partenaires du développement économique en Franche-Comté.

Productique et conception innovante

conception innovante

Les prestations :

  • Conseil – Expertise – Audit – Diagnostic
  • Essais et faisabilité technique
  • Industrialisation
  • Recherche de solutions innovantes adaptées aux problématiques rencontrées par les entreprises
  • Transfert de technologie
  • Diffusion de méthodes et outils novateurs relatifs à l’organisation des processus industriels (journées techniques)

 

Domaines d’expertise :

  • Conception – Innovation
    • Eco-conception
    • Méthodologies et outils (TRIZ, AV, AF, AMDEC…)
  • Assemblage
    • Micro assemblage
    • Méthodologies de conception de systèmes d’assemblage
  • Robotique – Automatique
    • Définition du besoin – Rédaction CDC – Consultation d’intégrateurs
    • Méthodologies de programmation
    • Vision industrielle
    • Aide à la robotisation de process existants
  • Organisation industrielle
    • Gestion de la production, gestion et caractérisation des flux
    • Implantation et optimisation des postes de travail
    • Optimisation et fiabilisation des process (JAT, SMED…)
    • Aide au choix des moyens

Microtechniques

Les prestations :

  • Réalisation de démonstrateurs et de prototypes : micro-mécanismes, capteurs et actionneurs, systèmes piézoélectriques
  • Microfabrication salle blanche
  • Mise en œuvre et/ou à disposition des moyens de l’atelier pilote
  • Mise à disposition d’ingénieurs dans le cadre de projets technologiques
  • Conseil, audit, expertise, accompagnement de transfert de technologies

 

Domaines d’expertise :

  • Microsystèmes, micro-usinage, micromécanique hybride
  • Actionneurs et capteurs piézoélectriques
  • Technologies salle blanche DRIE, LIGA UV
  • Mise en forme de polymère (matriçage à chaud)
  • Packaging

 

Exemples de réalisations :

  • Microcanaux destinés à une application microfluidique
  • Plateformes de positionnement de fibres optiques destinées à des applications Telecom

Assemblage de microsystèmes : vers une automatisation douce

Dans la production de systèmes de petite taille, les effets physiques présents ne sont pas les mêmes que dans le macroscopique. Tous les outils, robots et machines qui peuvent permettre un traitement automatique sont
à repenser avec ces nouvelles contraintes. Un travail que développe depuis longtemps le département AS2M de FEMTO-ST, et qui est maintenant en voie de transfert à l’Institut Pierre Vernier. Une synergie de moyens qui peut amener la Franche-Comté en bonne place des régions européennes sur ce champ. Continuer la lecture de « Assemblage de microsystèmes : vers une automatisation douce »