Enchainement des méthodes de conception

Enchainement des méthodologies et logiciels :
Exemple du poinçonnage d’un tube de siège automobile

Auteur : Thierry BEAUJON – Directeur Knowllence

(paru dans la revue Technologies Oct 04)

Apport des logiciels dans les méthodologies

S’il n’y a plus aucun doute sur l’intérêt de commencer un projet par une bonne analyse fonctionnelle du besoin ou encore de faire des analyses préventives de risques sur le produit et les process associés, alors pourquoi ces méthodes ne sont-elles pas autant utilisées qu’elles le devraient ?

L’argument communément utilisé est que ces méthodes sont ” lourdes ” à mettre en œuvre tant dans la phase initiale d’établissement de l’analyse, qu’ensuite dans la gestion des évolutions.

Les nouvelles générations d’outils informatiques dédiés permettent de répondre à ces attentes en particulier selon 3 axes clés.
Le premier point clé est la cohérence des données entre les méthodes par le partage des informations au sein d’une même et unique base de données. Les différentes méthodes sont des vues particulières sur le projet.
Le deuxième point clés est la traçabilité / historique de toutes les informations saisies. Ce type de logiciel permet automatiquement de conserver toutes les évolutions avec les auteurs, les dates de modification, mais également le type de création de l’information (saisie, copier/coller, bibliothèque, …). L’utilisateur peut maintenant facilement savoir ce qui a été modifié lors d’une réunion où il était absent, ou bien encore ce qui est spécifique à un projet par rapport aux autres projets de même type dans tous les sites de l’entreprise.
Le dernier point clé de ces outils informatiques est la possibilité de réellement capitaliser l’information entre les projets, même distants, avec les notions de génériques cumulatifs.

Ces trois points clés permettent maintenant aux industriels de gagner jusqu’à 60% de temps passé à la mise en œuvre et au suivi de ces méthodes en transformant en plus une perception de contrainte client en des outils de productivité.

 

L’Analyse Fonctionnelle du Besoin

Prenons notre exemple de siège de conducteur automobile pour lequel nous allons rechercher les fonctions de service à assurer dans les différentes phases d’utilisation du produit (Assemblage véhicule, roulage, accident, entretien, recyclage). Dans la phase accident (roulage en cas de choc) on va en particulier créer la fonction ” protéger le conducteur du coup du lapin “.

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Copie d’écran issue du logiciel d’analyse fonctionnelle TDC Need©

Les fonctions pourront alors être présentées dans un arbre fonctionnel afin en particulier ici d’en faciliter la lecture.

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Copie d’écran issue du logiciel d’analyse fonctionnelle TDC Need©

Enfin, elles seront caractérisées avec en particulier la flexibilité accordée ou non aux niveaux de performance et valorisées avec l’outil tri croisé par exemple.

 

Analyse Fonctionnelle Technique (ou Interne)

Il s’agit maintenant de construire une première architecture produit (solution) de notre siège de conducteur. Dans le bloc diagramme fonctionnel (BDF) ci-dessous, on a affecté la fonction de service ” protéger du coup du lapin ” aux composants en particulier entre le tube du dossier du siège, des douilles et l’appui tête. Le choix technique des douilles entre l’appui tête et le tube de dossier engendre une fonction de flux bouclé (fonction de conception) du type ” Assembler la douille sur le tube de dossier ”

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Copie d’écran issue du logiciel de bloc-diagramme TDC Structure©

Pour réaliser cette fonctionnalité on pourra rechercher des principes techniques dans la base de connaissances gratuite (en anglais), sur le site sandrinekno-dev-knowllence.pf1.wpserveur.net
Après avoir sélectionné le bon verbe : ” assemble ” et la bonne substance ” solid “, la base de connaissance propose une liste de 18 principes techniques :
– Assembler par pression
– Assembler-souder par friction
– Assembler par pression avec chaleur
– Soudure laser
– Assembler avec une pièce ajoutée du style Ecrou
– Assembler par vibrations ultrasons

et en particulier celui que l’on retiendra dans notre exemple : le soudage.

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La solution technique retenue du soudage implique la réalisation de 4 plats sur le tube pour avoir une surface de contact appropriée :

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Les Etudes AMDEC

Afin de limiter au maximum les risques, il devient de plus en plus indispensable de réaliser des études AMDEC tant sur le produit, que le process et les moyens de production. Ces démarches deviennent de plus en plus systématiques (obligatoires) dans les relations clients fournisseurs.
Nous retrouvons dans la copie d’écran ci-dessous l’arborescence projet dans le navigateur en haut d’écran avec la phase de vie, l’arborescence fonctionnelle, les composants. Le tableau AMDEC présenté correspond à l’étude faite sur le tube support d’appui tête.

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Copie d’écran issue du logiciel d’études AMDEC TDC FMEA©

Suite à cette AMDEC Produit, il est possible d’enchaîner en descendant dans l’arborescence projet vers les AMDEC Process avec leur plan de surveillance et synoptique de fabrication, puis vers les AMDEC Moyen.
La méthode TRIZ pourra aussi être utilisée utilement pour les recherches de solutions techniques en vue d’améliorer la fréquence et la détection des causes dont il faut baisser la criticité.

La recherche de solutions avec TRIZ

La gamme proposée est de réaliser en premier lieu les plats puis l’opération de cintrage des deux bras et enfin l’emboutissage du pont.
Après les premiers essais, il s’agit maintenant de chercher des solutions pour améliorer la qualité du poinçonnage des plats de fixation de l’appui tête pour respecter les tolérances spécifiées.

Le modèle du système initial sur le logiciel CreaTRIZ© est le suivant :
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Copie d’écran issue du logiciel CreaTRIZ©

L’analyse du graphe permet de nous orienter soit vers la base de données, les tendances d’évolution ou les substances/champs pour améliorer l’action insuffisante ” aplanit ”
Si on décide d’utiliser les tendances d’évolution des systèmes, on aura intérêt à réaliser en premier lieu le diagramme de potentiel d’évolution permettant de faire un état des lieux et d’identifier les tendances prioritaires à considérer.

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Copie d’écran issue du logiciel CreaTRIZ©

Les axes de recherche sont ceux qui permettent d’améliorer la surface de la zone radar.
La tendance segmentation de l’espace nous permet d’imaginer d’avoir non pas une seule matrice de poinçonnage mais une extérieure et une autre intérieure pour améliorer notre précision de poinçonnage.

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Copie d’écran issue du logiciel CreaTRIZ©

Les tests ensuite avec une matrice intérieure sont concluants pour la précision du poinçonnage à condition d’utiliser une matrice intérieure de diamètre très proche du tube. Cette technique introduit alors des rayures à l’intérieur du tube lors de l’introduction de la matrice.
Cela nous conduit à un nouveau modèle du système :

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Copie d’écran issue du logiciel CreaTRIZ©

L’analyse du graphe nous conduit vers l’outil de résolution des contradictions :
La contradiction peut être technique : on veut améliorer une caractéristique de la matrice : sa taille, dimension, volume pour être au plus proche du tube sans détériorer l’état de surface du tube.

La matrice de contradiction propose le critère : Volume d’un objet mobile mais pas état de surface. Pour trouver le bon critère il faut exagérer le phénomène : au lieu de rayer on va déformer le tube. A ce moment-là, on peut croiser avec le critère ” forme ” dans la matrice de contradiction

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Copie d’écran issue du logiciel CreaTRIZ©

Les principes les plus utilisés pour résoudre cette contradiction sont :

-la segmentation : il s’agit par exemple de décomposer la matrice intérieur en plusieurs morceaux
-la dynamisation : mettre du mouvement entre les différentes parties de la matrice intérieure. On pourra remarquer ici que l’on fait une combinaison de deux principes, ce qui en général permet d’avoir les meilleures solutions.
-l’utilisation de fluides : par exemple pour mettre en mouvement les différentes parties de la matrice
-l’asymétrie : pour définir une forme optimisée de chacune des parties de la matrice.
Bien entendu ces principes peuvent aussi donner lieu à d’autres pistes de solutions. Vous pourriez sûrement avoir de très bonnes idées !

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