Tendances en matière d’IAO dans le génie mécanique

L’ingénierie assistée par ordinateur (IAO) est de plus en plus utilisée sur le marché actuel, en particulier pour le développement et le maintien de nouveaux produits, la recherche et développement (R&D) et la fabrication avec des technologies émergentes. Dans presque tous les secteurs, les nouveaux produits sont désormais dotés de fonctionnalités technologiques intelligentes qui offrent une meilleure expérience aux utilisateurs finaux. Cette intégration technologique ajoute une exigence de compétences multiples à toute solution d’ingénierie. Des défis sont apparus du fait que les produits deviennent de plus en plus complexes pour répondre aux attentes dans les aspects fonctionnels, commerciaux et de satisfaction du client du développement de produits.

Il existe une demande accrue d’expertise IAO au niveau des produits et des systèmes, d’expertise fonctionnelle/technique et de services à valeur ajoutée. Plus précisément, les entreprises ont souvent besoin :

• Recommandations pour des conceptions efficaces/optimisées
• Soutien aux nouvelles technologies, telles que l’électrification, le développement des véhicules autonomes, l’analyse des données massives, l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique, l’Internet des objets (IoT) et la réalité virtuelle.
• Solutions clés en main (fournir la solution au problème, pas seulement le service - conception industrielle, conception du produit, essais, fabrication, gestion du projet, etc.)

Pour cette raison, la nécessité de développer des niches dans l’IAO devient de plus en plus importante dans le cadre de la solution d’ingénierie.

Rôle de l’IAO en ingénierie

Les avantages de l’intégration de l’IAO dans l’ingénierie et le développement de la conception sont les suivants :

• Essais virtuels non destructifs avant même la construction du prototype
• Réduction des délais de développement des produits
• Détection précoce des problèmes
• Minimisation des itérations inutiles de la conception
• Aide au choix d’un matériau de substitution répondant aux exigences de coût et de performance du produit
• Réduction du besoin d’essais physiques et de prototypes
• Réduction du coût des défaillances inattendues
• Valider le fait que les simulations correspondent à la réalité
• Optimisation de la fiabilité et de la durabilité des produits
• Respect des exigences de conception et des réglementations
• Obtenir les bonnes informations pour prendre des décisions importantes
• Contribution à la réalisation des objectifs
• Développement d’études « et si... » pour les entrées directionnelles

Les ingénieurs doivent consacrer du temps à la compréhension de la connaissance du produit, de sa fonctionnalité, de son application et des compétences requises pour mieux réaliser les simulations d’IAO afin de résoudre efficacement les problèmes d’ingénierie. Ils doivent également avoir un aperçu de l’ensemble du processus de développement du produit afin de comprendre l’importance des exigences, des jalons et des délais du programme, de manière à pouvoir fournir des recommandations appropriées pour prendre des décisions opportunes en vue de l’approbation de la conception. Souvent, l’utilisation du jugement d’ingénierie pourrait réduire les itérations de conception inutiles.

Les nouvelles tendances du marché déterminent l’avenir de l’IAO

Le développement technologique, que ce soit dans les secteurs de l’automobile, de la médecine, des produits pour les clients ou des équipements lourds/construction, nécessite des solutions IAO de niche. Cette situation entraîne une demande de perfectionnement de l’IAO dans un certain nombre de domaines spécifiques :

• Exigences en matière d’électrification et d’autonomie dans les transports et autres industries
• Gestion thermique des dispositifs électroniques
• Dynamique numérique des fluides
• Multi-physique et co-simulations
• Dynamique des véhicules - dynamique multi-corps
• Besoins en matière de simulation pour les exigences électromagnétiques (EMAG) afin de réduire les coûts des essais et les itérations de conception
• Solutions de conception optimisées avec des techniques d’apprentissage automatique de l’IA - Analyse des données massives
• Calculs basés sur l'infonuagique pour des simulations plus rapides
• Personnalisation et automatisation pour l’efficacité des processus
• Modifications et mises à jour des règlements
• Fiabilité et analyse prédictive pour des options de conception rapides et efficaces

Des outils et des technologies comme l’IdO, le jumeau numérique, la gestion du cycle de vie des projets (PLM), la conception assistée par ordinateur (CAO), la réalité augmentée/virtuelle (RA/RV), l’ingénierie des systèmes et l’impression 3D peuvent également avoir des relations symbiotiques intéressantes avec les simulations.

Quel est l’avenir de l’IAO?

Dans un monde où les technologies évoluent, quel est l’avenir de l’IAO? Comme dans d’autres industries avec les technologies émergentes du Big Data, on s’attend à ce que cela entraîne des changements importants dans le domaine de l’IAO.

La demande en IAO devrait augmenter de manière significative au cours des cinq prochaines années :

• L’électronique se développe avec l’avancée de la technologie des vêtements, de l’IdO, des capteurs intelligents, de la miniaturisation et de la connectivité persuasive - la baisse des coûts est susceptible d’accroître l’utilisation des simulations d’IAO
• Un logiciel de simulation est utilisé pour analyser l’effet des matériaux du boîtier sur les performances des circuits intégrés (CI), la gestion thermique et les performances des signaux électriques
• Adoption croissante des batteries lithium-ion dans les applications électroniques grand public
• Les avancées technologiques dans le secteur automobile telles que l’évitement des collisions, les systèmes d’aide au stationnement, l’infodivertissement interactif et les nouvelles réglementations gouvernementales en matière de sécurité pour les véhicules autonomes et électriques.
• L’avancement de la technologie de la fabrication additive ou de l’impression 3D avec des options à faible coût permet aux utilisateurs d’imprimer facilement des objets 3D de conception complexe, ce qui réduira les coûts de production et augmentera la capacité de concevoir des structures complexes
• Les fournisseurs de CAO intègrent de plus en plus l’IAO dans les outils de conception, et l’on s’attend désormais à ce que les ingénieurs concepteurs effectuent des analyses rapides pour valider la conception. L’analyse par éléments finis sans maillage (FEA) est également une tendance croissante en raison de sa rapidité d’application. Bien entendu, nous devons toujours garder à l’esprit les limites du logiciel et les connaissances de l’IAO lors de la réalisation de l’analyse - comme le dit l’adage, « garbage in is garbage out ».

Construire une capacité solide en IAO

La création d’une capacité en IAO exige de combiner les bonnes personnes, les bons processus, la bonne technologie, l’expérience et la bonne structure de gouvernance. Pour répondre aux demandes futures, nous devons investir dans les avancées technologiques, la gestion des connaissances, la formation d’ingénieurs IAO de qualité et le développement d’experts en la matière (PME) dans les domaines respectifs.

Les ingénieurs IAO peuvent fournir des solutions à haute valeur ajoutée aux problèmes de manière constante :

• Les ingénieurs sont tenus de suivre les tendances. Nous devons disposer de solides bases d’ingénierie et d’un bon jugement en matière d’ingénierie pour soutenir les projets.
• Les projets exigent une “vue d’ensemble” plutôt qu’une concentration sur des tâches individuelles. Nous devons comprendre le système, les sous-systèmes, les fonctionnalités et les procédures de test.
• Nous devons également renforcer la confiance dans les résultats obtenus :
• Analyse comparative et corrélation des tests
• Techniques de modélisation adéquates pour représenter le comportement physique
• Sélection et représentation des matériaux
• Type d’analyse
• Développement des meilleures pratiques
• Gestion des connaissances et programmes de formation
• Points de contrôle de qualité appropriés

Pour fournir des solutions de premier ordre, nous, les ingénieurs, devons constamment nous poser des questions, telles que :

• Quelles sont les exigences du projet?
• Quel est le contexte du problème, la fonctionnalité du produit/système et la physique?
• Quel type d’analyse doit être effectué?
• Quels sont les jalons du projet/le cycle de vie du développement du produit? 
• Qu’attendez-vous de l’analyse?
• Peut-on simplifier le problème ou faire des calculs manuels simples?
• Quelles sont les exigences en matière de logiciel/matériel et leurs limites?
• Quelle approche de maillage devons-nous envisager?
• Comment pouvons-nous mieux définir les cas de charge et les conditions limites?
• Quels sont les critères d’acceptation?
• Quels sont les contrôles à effectuer?

• Comment trouver des solutions possibles au problème?
• Explorer de nouvelles options de conception
• Examen des données historiques/anciennes
• Processus approprié de sélection des matériaux
• Comprendre le processus de fabrication utilisé pour les pièces, la méthode d’assemblage, connaître la conception pour la fabrication et l’assemblage (DFM/A)

• Quels sont les défis techniques et les goulots d’étranglement du projet que nous pouvons résoudre pour assurer une transition plus rapide et plus harmonieuse des tests de validation de la conception physique à la conception virtuelle?
• Comment pouvons-nous améliorer l’efficacité grâce à l’automatisation, à l’intelligence intégrée et aux processus intelligents? Nous devons explorer les possibilités d’automatisation des processus d’IAO par le biais de divers langages de programmation tels que Python, TCL, C, VB, Matlab, etc., afin de créer des macros chaque fois que cela est possible.
• Quelle est la dernière amélioration/option du logiciel pour développer et explorer des techniques avancées qui peuvent être appliquées pour répondre aux exigences actuelles et futures? Nous devrions explorer de manière proactive les méthodes de réduction pour améliorer l’efficacité des calculs.
• Comment travailler avec des équipes interfonctionnelles pour partager les connaissances et obtenir des résultats de qualité?
• Quels sont les risques du projet, les rôles et les responsabilités des parties prenantes?

• Nous devons envisager des modèles de prestations des besoins des clients, en fonction de :

• Espace limité ou inexistant chez le client
• Flexibilité et montée en puissance
• Complexité et collaboration
• Amélioration de la communication et gouvernance
• Pour mener à bien un projet, nous devons soutenir la gestion du projet, y compris le plan de projet, la gouvernance du projet, les rapports d’état, la qualité en termes d’actions correctives/préventives (CAPA), la gestion des risques, la responsabilité, l’autorité, le soutien, l’information (RASI), l’enregistrement des communications et la résolution des problèmes.

Les entreprises de nombreux secteurs peuvent bénéficier d’une spécialisation IAO complète. Travailler en collaboration avec un fournisseur de services d’ingénierie de confiance peut vous aider à obtenir des produits et des solutions de qualité.