Nous suivre Industrie Techno

La simulation se met à la portée des PME

JEAN-FRANÇOIS PRÉVERAUD jfpreveraud@industrie-technologies.com

Sujets relatifs :

,
Les outils de calcul deviennent de plus en plus accessibles. Une démocratisation due à la baisse des coûts matériels, à l'intégration de modules de calcul dans les outils de conception et à une meilleure formation des étudiants. Mais au-delà de l'aide à la conception, le calcul de validation reste une affaire de spécialistes même si les éditeurs font de gros efforts pour le rendre transparent.

Heureuses PME qui vont pouvoir bénéficier des bienfaits du calcul et de la simulation pour optimiser leurs produits. Ces technologies sont en effet en pleine démocratisation, tant au niveau des plates-formes matérielles et logicielles que de la formation des utilisateurs.

Et c'est heureux car beaucoup de PME sont en phase de forte innovation. Elles ont donc besoin d'évaluer et de valider rapidement leurs nouveaux concepts, ce en quoi le calcul et la simulation peuvent les aider fortement. Mais attention, les problèmes qu'elles rencontrent sont complexes et font bien souvent appel à plusieurs domaines de la physique. D'où l'engouement pour les logiciels multidisciplines ou multiphysiques.

Avec les premiers, vous enchaînez les calculs avec des logiciels différents (structure, fluide, thermique, vibration, électromagnétisme, etc.) suivant vos besoins, en prenant les résultats d'une itération dans une discipline comme entrée pour l'itération suivante dans une autre discipline. Avec le calcul multiphysique, un ou plusieurs solveurs intégrés traitent simultanément les différentes physiques et se recalent en permanence. Les résultats sont beaucoup plus rapides et plus fidèles à la réalité. Cependant, il s'agit là de calculs complexes, gourmands en performance machine et demandant une bonne expertise.

Le calcul est un métier où l'on apprend de l'expérience

Des approches qui imposent aussi de pouvoir échanger facilement entre les différents codes de calcul, d'où un certain nombre de travaux de normalisation, similaires à ceux que l'on a connu autour de la CAO dans les années 1990. Là encore, les Allemands sont en pointe avec la sortie de la norme Step Calcul prévue pour 2012.

Côté formation, force est de constater que les écoles d'ingénieurs, les sections de BTS et les IUT ont fait de gros efforts ces dernières années dans le domaine du calcul. Attention toutefois à ne pas se laisser emporter par l'enthousiasme.

« Certes les jeunes ingénieurs et techniciens supérieurs ont eu une teinture calcul à l'école et ont appris à manipuler des logiciels, mais cela ne suffit pas à en faire des spécialistes de l'analyse », prévient François Coste, représentant de Nafems en France. « Ils pensent savoir faire du calcul, mais les remontés d'informations de nos entreprises adhérentes montrent qu'ils n'ont bien souvent aucune expérience dans le domaine, alors que l'analyse requiert pour être efficace une pratique assidue, afin que le modèle "colle" à la physique rencontrée. » Si cette situation n'est pas catastrophique dans les grands groupes industriels où les équipes calcul sont étoffées et où le tutorat des anciens fera progresser rapidement les plus jeunes, c'est plus préoccupant pour les PME qui pouvaient espérer embaucher un ingénieur ou un technicien directement opérationnel en calcul pour faire progresser l'entreprise sur le sujet. « Le calcul est un métier où l'on apprend de l'expérience des autres », conclut François Costes.

Une problématique de formation dont les éditeurs sont bien conscients, notamment ceux proposant des modules de prédimensionnement intégrés dans leurs outils de CAO et qui ne sont pas destinés à des spécialistes du calcul. « Nous pensons que le calcul et la simulation sont l'une des voies de progrès de la CAO pour les années à venir, à tel point que nous avons investi plus de 500 millions de dollars dans des acquisitions de sociétés depuis 5 ans (Algor, Moldflow, Robobat, Blue Ridge Numerics...) », explique Christian Domange, directeur des ventes chez Autodesk. Et de fait, cela est bien en phase avec les attentes des clients, puisque 25 % des utilisateurs d'Inventor se servent déjà des modules de calcul complémentaires. Et cela devrait croître rapidement. D'ailleurs Autodesk commence à montrer sur le site de ses laboratoires une version alpha d'Inventor Optimization.

L'automatisation du calcul se profile chez les éditeurs

« Nous sommes aussi conscients que le calcul demande une bonne maîtrise pour être efficace, même s'il doit être accessible aux dessinateurs. C'est pourquoi nous avons intégré dans nos outils de conception des modules de base avec des "templates" pour bien cadrer ce que peuvent faire les utilisateurs. Si leurs problèmes sont plus complexes, il leur faut se tourner vers nos logiciels spécialisés et former leurs utilisateurs ». L'exemple type est la rhéologie. Le concepteur de pièces en matière plastique dispose dans Inventor de Part Advisor pour une simulation d'injection de base. S'il veut modifier la position des points d'injection ou jouer sur ses vitesses, il lui faut passer sur Moldflow Adviser ou Moldflow Insight après les formations adéquates.

Un avis qui est partagé chez Solidworks : « On a mis dans nos outils de conception de base des outils de prédimensionnement performants, mais où le concepteur ne peut jouer que sur quelques paramètres dans des limites bien définies. Cela lui permet d'orienter ses recherches de conception optimum, en comparant différentes variantes. Mais dès lors qu'il s'agit de faire la validation finale, on retombe sur une affaire de spécialistes expérimentés capables, par exemple, d'aller faire des modifications locales sur un maillage pour affiner sa vision d'un phénomène physique en un point précis. Les PhD ont donc encore de l'avenir dans le calcul », constate Bertrand Sicot, PDG de Solidworks.

Les éditeurs espèrent aller plus loin dans l'automatisation du calcul. Plusieurs voies sont envisagées. Autodesk entend bien tirer parti de la montée en puissance du cloud computing pour offrir, dans un premier temps à ses clients de la plasturgie, une offre de services clés en main dans le domaine du calcul. Ce projet baptisé Cumulus est en cours de test auprès de quelques clients. Ceux-ci disposent, outre l'outil de conception Inventor, des pré et post-processeurs de Moldflow. Ils peuvent ainsi préparer leur pièce à valider et l'envoyer pour calcul dans le « nuage » d'Amazon. Il n'y a alors plus de problèmes de taille de modèle, de temps de calcul et de montant d'investissement. De plus, les spécialistes du calcul chez Autodesk/Moldflow peuvent intervenir pour aider et conseiller le client s'il le souhaite. « Ce service, baptisé chez nous think squad, nous permettra de nous démarquer de la concurrence », anticipe Christian Domange. Il faut dire que tous les éditeurs et grands prestataires de services réfléchissent actuellement à des offres autour du cloud computing.

De son côté, MSC.Software travaille fortement sur la mise en données des problèmes. « Nous avons complété, voici moins d'un mois, notre offre en adressant la mécanique des fluides avec le logiciel XFlow de l'éditeur Next Limit Technologies. Celui-ci utilise une technologie basée sur les flots de particules, ainsi qu'une mise en données révolutionnaire qui fait de cette étape cruciale un jeu d'enfant, tout en donnant des résultats remarquables », confie Kais Bouchiba, vice-président senior pour l'Europe. Une approche que l'on pourrait retrouver dans d'autres produits de MSC.Software, car l'éditeur veut rendre la mise en données de plus en plus simple. « Avec la mise à disposition d'une puissance informatique toujours plus importante, la différence entre les offres de calcul se fait de moins en moins sur la finesse des maillages ou la rapidité de calcul, mais sur le temps passé par un ingénieur pour générer son modèle et faire la mise en données. D'où nos recherches sur l'ergonomie de ces phases. »

Une mise en données qui passe aussi par la mise à disposition de templates pour cadrer les hypothèses. Ceux-ci sont le fruit des travaux conjoints des spécialistes des éditeurs et des experts des technologies chez les grands utilisateurs, voire les fournisseurs de certains composants standards. On retrouve ainsi des templates pour le calcul des roulements ou des engrenages.

Des puissances de calcul colossales bientôt disponibles

L'arrivée de très gros centres de calcul avec des machines petaflopiques et du cloud computing suppose une évolution à faire de la part des éditeurs, car tous les logiciels ne sont pas forcément prêts pour utiliser efficacement ce genre d'approche informatique reposant sur de multiples processeurs. « De plus, les outils capables de gérer des configurations de 100 000 processeurs, où il ne manquera pas d'y en avoir quelques-uns en panne, n'existent pas encore », admet Gérard Roucairol, président de Teratec.

Cette mise à disposition de puissances colossales ne doit pas non plus devenir un handicap. « La faiblesse des moyens de calcul a toujours été une contrainte pour l'ingénieur et l'a obligé à trouver des modélisations astucieuses pour arriver à ses fins. Il ne faudrait pas que la profusion de moyens lui fasse perdre ses capacités de réflexion et d'analyse », avertit François Coste.

Dernier problème, la gestion des gros volumes de données issues du calcul. Il faut d'une part gérer les versions d'outils qui ont servi à faire les calculs, ensuite garder la trace de tous les modèles et de leur mise en données avec les hypothèses faites, et enfin gérer les résultats des calculs en ayant la possibilité de les comparer pour évaluer par exemple différentes variantes de conception. Un certain nombre d'outils apparaissent dans les offres des éditeurs spécialistes du calcul. Reste à savoir qui doit s'en occuper : un outil de gestion spécifique pour le calcul ou les outils PLM de l'entreprise. Le débat n'est pas tranché.

DU PC AU SUPERCALCULATEUR

L'industrie dispose de toute une palette de moyens de calcul et logiciels pour la simulation.

PC + FEUILLE EXCEL C'est l'outil le plus basique. Il consiste en une feuille Excel sur PC reprenant les formules de base de la résistance des matériaux. Des logiciels plus spécialisés en ingénierie sont disponibles (MatLab/Simulink, Mathcad, Maple...). PC + CAO DE BASE Tous les logiciels de CAO ont des modules de pré-dimensionnement intégrés : Solidworks Premium ; Solid-Edge Simulation ; Inventor Professional ; Catia V6 Mechanical ; Creo Engineer 2 (Ex Pro/Engineer Wildfire Entreprise SE) ; Siemens NX Lifecycle Simulation ; Missler TopSolid Design 2011... PC + CAO ÉVOLUÉE La plupart des logiciels CAO offre des modules complémentaires pour des calculs plus complexes (Autodesk Moldflow ; Dassault Simulia ; Siemens NX Nastran...), ainsi que des passerelles vers les codes des grands éditeurs généralistes ou spécialisés. STATION DE TRAVAIL + LOGICIEL DE SIMULATION Le coeur du marché est formé par des outils de calcul-simulation dédiés. Chez les grands éditeurs généralistes : Altair ; Ansys ; Comsol ; LMS ; MSC.Software ; Samtech... Chez des éditeurs spécialisés : Autoform Engineering ; Cedrat ; CD Adapco ; ESI Group ; Simpoe SUPERCALCULATEUR + SIMULATION AVANCÉE Pour les calculs les plus gourmands (gros modèles et phénomènes multi-physiques complexes), il faut passer par des supercalculateurs, disponibles en interne dans les grands groupes et accessibles par les PME à travers des plates-formes mutualisées de calcul.

Mygale réduit de moitié le cycle de développement de ses châssis

Mygale est l'un des rares spécialistes français qui depuis plus de 20 ans conçoit, construit et développe des monoplaces pour la compétition automobile. Ses voitures, présentes dans la plupart des championnats mondiaux, ont permis à de nombreux pilotes de F1 de débuter. « Nous développons l'ensemble de la voiture hormis le moteur et la boîte de vitesses », explique Bertrand Decoster, fondateur de l'entreprise. « Les quatre ingénieurs du bureau d'études conçoivent l'ensemble des pièces de la voiture. Pour cela, ils utilisent Catia V5 et l'outil de calcul intégré SimDesigner de MSC.Software ». Grâce au recours systématique au calcul, le rapport performances/poids de chaque pièce est optimisé, tout en respectant le règlement de la Fédération internationale de l'automobile (FIA). « Avec la simulation, nous arrivons au crash-test de la FIA en étant sûrs de nos concepts, même en cas d'innovation majeure comme le châssis hybride tubulaire avec crash-box composite sur lequel nous travaillons actuellement. Ce qui évite les itérations et peut réduire le cycle de développement de moitié », précise Bruno Vilotta, responsable du bureau d'études.

Un supercalculateur de 1,6 petaflops bientôt accessible à tous

GÉRARD ROUCAIROL PRÉSIDENT DE TERATEC

« L'industrie est actuellement dans une période de rupture technologique importante dans la plupart de ses secteurs. Il est donc important de la doter de moyens de calcul permettant de valider de nouveaux concepts dans le cadre d'une approche système multiphysique, mêlant à la fois les vues macro et microscopiques ». « C'est la mission du Campus Teratec, la technopole européenne consacrée au calcul à haute performance qui, début 2012, outre une machine de 0,5 petaflops destinée aux applications civiles du CEA, accueillera la machine Curie de 1,6 petaflops, accessible aux industriels. Nous allons créer un écosystème de chercheurs, d'éditeurs de logiciels et de prestataires de services, de plus de 1 000 ingénieurs, qui en démocratiseront l'usage, notamment auprès de PME, source importante d'innovation. »

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0935

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2011 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

Les éoliennes flottantes ont le vent en poupe

Les éoliennes flottantes ont le vent en poupe

Pour se développer dans les espaces maritimes plus profonds, les porteurs de projets de fermes éoliennes offshore se tournent vers des[…]

Une Harley-Davidson collée

Une Harley-Davidson collée

Roulements pour véhicules électriques

Roulements pour véhicules électriques

Une micro-usine pour innover plus vite

Une micro-usine pour innover plus vite

  • Nous suivre