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En 2015, la simulation numérique se démocratisera

En 2015, la simulation numérique se démocratisera

Avec Application Builder, l'expert peut créer rapidement des canevas de simulation correspondant aux cas rencontrés par les concepteurs

© DR

Quels seront les leviers d'innovation à ne pas manquer en 2015 ? La rédaction d'Industrie & Technologies en a sélectionné quinze, à découvrir jour après jour sur notre site. Aujourd'hui, la simulation numérique. Jadis réservée à quelques spécialistes, elle se démocratise grâce à de gros efforts d’intégration de savoir-faire dans les codes de calcul et d’ergonomie des interfaces utilisateurs.

Les physiciens et les mathématiciens ont réussi à mettre presque tous les phénomènes physiques courants sous forme mathématique, et ils continuent leurs travaux pour trouver des formulations satisfaisantes pour exprimer les phénomènes les plus complexes. Ils travaillent ainsi ardemment pour décrire sous forme d’équations les phénomènes giga ou nanoscopiques auxquels on est confronté lorsque l’on s’intéresse, entre autres, aux frontières de l’univers et de sa naissance ou à l’infiniment petit.

Un marché en forte progression

Dans l’industrie, la simulation numérique est le segment du marché du PLM (35 B$ à +4,8 % en 2013) ayant la plus forte évolution avec un taux de croissance évalué à 7,1 % en 2013 par le cabinet CIMdata, atteignant 4,3 milliards de dollars. Et ces experts voient cette progression continuer à un rythme similaire de l’ordre de 7,7 % pour les 5 années à venir ce qui placerait le marché mondial de la simulation numérique pour l’industrie aux alentours de 6,2 B$ en 2018.

 

Ces modélisations numériques sont utilisées par les éditeurs de logiciels de calcul numérique pour anticiper ou valider le comportement de pièces ou d’ensembles qui sont confrontés aux phénomènes. Pour cela, les codes de calcul deviennent multiphysiques pour tenir compte de plusieurs effets simultanés sur un même élément, et les méthodologies de résolution s’intègrent dans une démarche de conception globale d’un produit de type Model-Based Systems Engineering (MBSE).

Cela est d’autant plus facile que la performance des machines dédiées au calcul croit rapidement. Il suffit de suivre le classement du Top500 des supercalculateurs pour s’en convaincre. Une puissance qui d’ailleurs semble pouvoir devenir ‘‘illimitée’’ puisqu’elle devient accessible à travers le cloud computing.

 

Tout est dans l’interface

Mais rien ne sert d’avoir des logiciels précis et des machines performantes si les industriels ayant des besoins de simulation numérique ne peuvent s’en servir facilement. C’est pourquoi les éditeurs, outre le développement de nouveaux modules dans leurs offres pour répondre à des besoins de plus en plus ponctuels, mettent l’accent sur la facilité d’usage. Pour cela, ils intègrent de plus en plus de savoir-faire dans les pré et post-processeurs de leurs codes de calcul, afin d’aider l’utilisateur final à exprimer correctement son besoin et à visualiser des résultats facilement exploitables.

Ainsi Comsol a-t-il récemment présenté avec l’arrivée de sa gamme Multiphysics 5.0 une fonctionnalité baptisée Application Builder, qui permet de créer en quelques clics des applications spécifiques à une problématique précise, intégrant à la fois les bons outils et une méthode de résolution éprouvée définie par un expert. Il suffit de générer en quelques clics l’interface graphique souhaitée à l'aide du Form Editor pour pouvoir lancer les calculs. L’utilisateur final, qu’il soit concepteur de produits ou responsable d’un process de production, a ainsi accès à une solution de simulation numérique répondant efficacement à son besoin spécifique. Pour des besoins plus avancés, le Method Editor permet d'aller plus loin en liant par exemple différents codes de calcul.

« L’Application Builder est notre vision du futur de la simulation, estimait Svante Littmarck, CEO et président de Comsol lors de cette annonce. Autrement dit, apporter l’expertise des ingénieurs spécialisés en R&D à une majorité de personnes, en incluant dans le processus de conception et de fabrication les simulations multiphysiques, afin de booster productivité et innovation ». Et pour faciliter cette démocratisation, Comsol a mis en place Comsol Server qui permet aux entreprises de distribuer à travers le Cloud Computing des applications ou des interfaces graphiques métier personnalisées à destination de leurs partenaires. Des annonces qui illustrent bien la tendance générale vers la démocratisation de la simulation numérique.

D’ailleurs MSC Software, l’un des leaders du secteur œuvre aussi dans ce sens avec la présentation récente d’Apex qui vise rien de moins que d’intégrer de manière interactive la simulation dans les outils de conception. On passe ainsi d’un processus séquentiel itératif (Conception/Simulation) où la simulation est elle-même séquentielle et itérative (Modélisation/Résolution/Visualisation), à un processus collaboratif de conception validée permettant de réduire les cycles de développement.

                       
                                La simulation se fait dans le contexte de conception

Grâce à MSC Apex, le concepteur continue à travailler dans son environnement de CAO avec la représentation habituelle de ses pièces, tout en disposant ‘‘en surimpression’’ de capacités avancées de simulation. Il voit ainsi instantanément l'impact d’une modification géométrique sur le comportement global de l’ensemble suivant les variables qu’il a choisi de suivre (résistance, consommation énergétique, vibrations…). Il peut faire évoluer son projet et modifier ses choix de conception, tout en étant sûr de respecter le cahier des charges global. Cela veut dire que derrière, MSC Apex adapte en permanence ses processus de modélisation (tels le nettoyage et la simplification de la géométrie, maillage…) et ses méthodologies de résolution pour rester dans leur domaine de validité. De plus, on évite les risques d’erreurs lors du passage de la CAO vers le calcul.

« Les modèles de simulation qui ont été développés voici plus de 30 ans n'ont pas évolué au rythme des énormes défis auxquels se heurte aujourd'hui ce secteur, expliquait Dominic Gallello, CEO de MSC Software, lors de la présentation d’Apex. Nous avons complètement repensé la méthode utilisée jusqu’à présent pour la validation des pièces et ensembles à savoir : génération d’une maquette numérique (géométrie), modélisation (idéalisation), résolution et post-traitement. Ainsi on passe d’une approche séquentielle à une approche globale interactive, où le comportement mécanique du composant et sa réponse est prise en compte immédiatement à chaque évolution des paramètres du système ».

Apporter le savoir-faire des experts aux concepteurs

Cette démocratisation des savoir-faire en simulation numérique va notamment se faire dans les grands groupes industriels qui disposent d’équipes d’analystes capables de mettre au point les outils de modélisation et les méthodologies de résolution adaptées à chaque cas spécifiques, mais aussi vers les PME qui n’ont pas ces spécialistes. En effet, les problématiques génériques vont être rapidement disponibles sous forme de modules dans les offres des éditeurs, des modules qui pourront souvent être utilisables en ligne soit directement, soit via des prestataires capables d’accompagner et de valider la démarche.

Ce mouvement est bien lancé. D’ailleurs Autodesk, l’un des champions de la démocratisation des outils numériques dans l’industrie, l’a bien compris avec son approche 360. Il propose à ses clients d’effectuer dans le cloud computing sous forme de services les opérations ponctuelles spécifiques consommant beaucoup de ressources tant logicielles que matérielles, typiquement le calcul pour la simulation numérique ou l’imagerie, voire d’accéder à une communauté d’utilisateurs et de prestataires capables de l’aider dans sa démarche, s’il ne la maîtrise pas encore. Si ce n’est pas de la démocratisation…

Jean-François Prevéraud

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