Les objectifs du nouveau sicam

Les travaux que nous présentons ici ont pour thème le développement d’une nouvelle version du logiciel sicam que nous avons baptisé sicam2 (Nous utiliserons le logo icam par la

suite). Son domaine d’intervention est celui de la tâche T4 de notre organisation opérationnelle (chapitre 1.6.2.4). Son architecture doit être ouverte afin d’autoriser l’extension du logiciel à d’autres composants fonctionnels que ceux déjà proposés. Cela se traduira par une volonté de rendre indépendantes les diverses parties du logiciel. Le logiciel se veut être un système interactif et d’assistance, ce qui implique une grande convivialité dans l’interface homme/machine et une grande souplesse dans le déroulement des opérations afin de minimiser les contraintes sur le concepteur dans la chronologie de ces opérations. Comme le suggèrent Waldron et Waldron, un outil de cao intelligent devrait contenir des routines de calculs pour les composants familiers au concepteur [WW96]. Cette réflexion peut même être poussée plus loin en introduisant une logique d’optimisation appliquée à ces routines de calcul. Notre outil devra proposer des solutions optimisées pour chaque dtlm étudié. Nous préconisons également d’associer aux dtlm des modèles 3D ainsi que des modules d’aide à la sélection. La notion de bibliothèque de solutions technologiques pour une fonction donnée est séduisante. Elle a été retenue et mise en application pour les dtlm de quelques liaisons. Nous discutons dans le chapitre suivant de ces éléments et de leur exploitation dans notre système.

Cette nouvelle version est aussi l’occasion d’exploiter les progrès de l’informatique réalisés depuis les années quatre-vingts, notamment en matière de modeleur volumique. Il ne s’agit pas simplement d’ajouter une troisième dimension à la représentation du mécanisme, mais plus généralement de mener une réflexion sur les techniques mises en œuvre par le passé, dans un contexte donné, et ce qu’elles sont aujourd’hui. Nous désirons exploiter toutes les possibilités offertes par l’informatique actuelle. En premier lieu nous utilisons un outil de modélisation géométrique issu du domaine commercial : i-deas
r

de Sdrc. Les intérêts sont :

– une mise à profit immédiate de la puissance d’un modeleur 3D ainsi que des méthodes de gestion de bibliothèques de modèles ;

– la production d’un modèle de mécanisme exploitable dans l’environnement du logiciel, et plus généralement dans tout environnement cao (via des filtres d’exportation par exemple) ;

– la démonstration des capacités d’ouverture des logiciels de cao sur les métiers de la concep- tion, y compris en avant-projet, et son corollaire, i.e. l’intégration de modules spécifiques dans un système cao ;

– la conformation d’un système de cao à une méthodologie de travail telle que nous l’avons définie.

En second lieu, il nous paraît indispensable de proposer une interface homme/machine qui béné- ficie des nouvelles représentations graphiques telles que le multi-fenêtrage, les boutons, etc. Par le biais de menus, de fenêtres de dialogues, d’interactivité dans le dialogue, le nouveau système doit être plus adapté aux méthodes de travail du concepteur. Cet aspect ergonomique du logiciel sera traité dans le chapitre 6. Enfin c’est aussi l’occasion de nous interroger sur la construction d’un logiciel de conception intégré, le choix d’architecture et de langages de programmation.

Cette nouvelle version de sicam est une première contribution à l’élaboration d’un système intégré de conception. Dans le cadre d’une conception préliminaire, ce système doit, à terme, proposer une large bibliothèque de dtlm pour lesquels des méthodes d’optimisation connues et éprouvées seront disponibles. La principale difficulté réside dans le maintien de la cohérence du produit, notamment dans la gestion des interférences spatiales entre les différents dtlm. L’attrait d’un tel système est multiple. :

– il doit faciliter la conception nouvelle de mécanismes générateurs de fonction en propo- sant au concepteur de construire sa solution en assemblant des briques fonctionnelles. Le concepteur est déchargé des calculs puisque ceux-ci sont automatiquement gérés par le lo- giciel en fonction des dtlm choisis. Il peut alors se concentrer sur les choix d’architectures du mécanisme et doit pouvoir, à volonté, tester l’influence du choix des dtlm sur l’aspect global du mécanisme. Le système doit garantir la validité totale de la solution.

– Lors d’une modification d’architecture existante (reconception), le concepteur doit pouvoir faire évoluer progressivement sa solution en intégrant de nouveaux dtlm en lieu et place des anciens. Il mesure ainsi concrètement l’impact de ces modifications sur le mécanisme.

En définitive, icam doit faciliter le travail du concepteur dans la tâche qui semble actuel-

lement la plus sensible, c’est-à-dire la concrétisation des liaisons mécaniques par des dispositifs technologiques. Ce passage du concept à la matière entraîne bien souvent une remise en cause des choix antérieurs. Le découpage en sous-problèmes ainsi que l’optimisation doivent pouvoir améliorer la recherche d’une solution cohérente, à condition que ce découpage soit judicieusement réalisé.

Chapitre 2

Concrétisation des liaisons mécaniques : les

dtlm.

Résumé

L

icam .

Contenu du chapitre

2.1 Composition d’un dtlm. . . 37 2.1.1 Exemple de composition d’un dtlm. . . 37 2.1.2 Importance du paramétrage des dtlm. . . 38 2.1.3 Le dtlm : feature de haut niveau. . . 39 2.1.4 Intégration du dtlm dans un environnement cao. . . 42 2.1.4.1 Définition des points caractéristiques du dtlm. . . 43 2.1.4.2 Positionnement du modèle 3D. . . 46 2.1.4.3 Exploitation du modèle 3D. . . 47 2.2 Aspect fonctionnel du dtlm. . . 47 2.2.1 Approc he orientée objet. . . 48 2.2.2 Dimensionnement et optimisation d’un dtlm. . . 54 2.3 Création des dtlm. . . 58

2.3.1 Exemple de modélisation d’une famille de dtlm : la liaison complète par c lavette. . . 58 2.3.1.1 Présentation du problème. . . 58 2.3.1.2 Formulation du problème de dimensionnement optimal de la

liaison. . . 59 2.3.1.3 Résolution du problème par la méthode de Johnson. . . 70 2.3.1.4 Rec herc he par énumération. . . 74 2.3.2 Choix des méthodes d’optimisation. . . 75 2.3.3 Ensemble des dtlm développés. . . 77 2.4 Conclusions. . . 79

2.1

Composition d’un dtlm.

A l’issue du chapitre précédent, nous connaissons le niveau d’activité du logiciel icam

dans notre découpage opérationnel de la phase de synthèse. Il s’agit de la tâche T4 (sec. 1.6.2.4) durant laquelle le concepteur choisit et pré-dimensionne les solutions technologiques afin de concrétiser les liaisons qui ont été définies durant les tâches précédentes. Pour cela, il doit avoir à sa disposition les entités fonctionnelles qu’il pourra associer à chacune de ces liaisons. Les « dispositifs technologiques assurant une liaison mécanique » (ou dtlm) sont une extension de ce que J. Guillot a nommé «solutions technologiques » et dont il donne la définition suivante [Gui87] : « la réalisation technologique d’une liaison est constituée de l’ensemble des parties fonctionnelles (surfaces de contact, volumes de matière) appartenant aux différentes pièces et nécessaires pour assurer la transmission des efforts entre deux pièces principales ». Le concept de dtlm va plus loin dans la définition du composant. En intégrant le terme de « liaison mécanique » dans son nom, le dtlm précise exactement le type de fonction qu’il remplit. Les dtlm constituent des objets à part entière auxquels nous appliquons une méthodologie de traitement orientée objet (classe, méthode. . . ). Cela se traduit par une structure de données ainsi qu’une structure logicielle fondamentalement différentes de ce que présentait sicam. Les liaisons les plus courantes se répartissent suivant trois types :

– Les liaisons mécaniques de base. Elles sont définies par la théorie des mécanismes et consti- tuent la chaîne cinématique du mécanisme.

– Les liaisons complètes (démontables ou non). Celles-ci ne participent pas à la cinématique du mécanisme puisqu’elles n’introduisent pas de degré de liberté. Elles sont destinées à marquer des discontinuités dans les matériaux et les formes des pièces, pour de multiples raisons : montage, changement de matériaux, adaptation d’éléments standards. . .

– Les liaisons d’étanchéité. Considérées comme surabondantes, du point de vue de l’étude strictement mécanique du système, ces liaisons ne transmettent pas de puissance et servent à délimiter des espaces pour lesquels les règles environnementales diffèrent (lubrification, atmosphère, isolation phonique. . . ). Ces liaisons ne sont pas (encore) représentées dans la nouvelle version de sicam.

Le dtlm est la matière d’œuvre principale de la tâche T4. Il participe à la matérialisation des concepts introduits précédemment en représentant les entités physiques impliquées dans le mécanisme. A ce titre, on doit le considérer comme le lien entre le domaine fonctionnel (où se situent les objectifs de la conception) et le domaine physique (où se situent les solutions) [LO98]. Ces deux mondes sont fondamentalement dissociés, mais le propre de la conception est de créer des liens entre eux. C’est une tâche qui peut être assimilée à l’« embodiment design » de [PB96]. La représentation du dtlm nous apporte de précieuses informations sur sa réalisation et sa fonction. On ne peut pas considérer le dtlm comme un composant mécanique traditionnel puisqu’il est constitué de plusieurs pièces et volumes de matière dont la plupart ne seront finalisés que lors de la tâche suivante du processus de synthèse. Nous devons plutôt le voir comme un sous-ensemble du mécanisme qui, à lui seul, assure une fonction de liaison mécanique.