Nous suivre Industrie Techno

Pour les PME aussi...

Jean-François Prevéraud

Sujets relatifs :

,
Pour les PME aussi...

Le Cave, salle de réalité virtuelle du pôle Clarté (Laval, (Mayenne), permet à plusieurs intervenants de valider ensemble un projet.

© D.R.

La réalité virtuelle commence à sortir des grands groupes d'automobiles. Son utilisation par l'équipe française de conception de tracteurs agricoles Massey Ferguson en est la preuve.

Le temps n'est pas loin où la réalité virtuelle n'était accessible qu'aux laboratoires de recherche des grands groupes. Mais l'évolution des technologies tend à en démocratiser l'usage. « Au cours des cinq dernières années, nous avons fait beaucoup d'évangélisation auprès des PME et des groupes industriels de moyenne importance », confirme Jean-Louis Dautin, directeur opérationnel de Clarté, le pôle de réalité virtuelle situé à Laval (Mayenne). « Aujourd'hui, nous sentons une réelle volonté de leur part de se positionner vis-à-vis de l'utilisation de cette technologie dans leurs processus de développement. »

Vision stéréoscopique et outils d'immersion

À cela plusieurs raisons : les prix ont considérablement chuté, les capacités ont augmenté, les applications se sont affinées et fiabilisées, les donneurs d'ordres se sont lancés et, enfin, les premiers prestataires de services qualifiés sont apparus.

Xavier Conqui, responsable commercial de Techviz, fournisseur de solutions dans ce domaine, partage tout à fait ce point de vue : « Les premières solutions opérationnelles industriellement utilisant des casques immersifs débutent aux alentours de 20 000 euros, ce qui les met à la portée des PME. » Travaillant directement sur le flux OpenGL alimentant l'écran du poste de CAO, ces solutions traitent sur un cluster de PC les très gros modèles 3D sans simplification ou conversion de données, tout en autorisant leur manipulation en temps réel. Les plus avancées pilotent plusieurs écrans ou vidéoprojecteurs et offrent une vision stéréoscopique, ainsi que des outils d'immersion permettant les déplacements, les manipulations, l'insertion d'avatars, les prises de cotes ou le déplacement en temps réel de plans de coupe.

C'est à ce type d'applications qu'a fait appel le bureau d'études du constructeur de matériel agricole Agco, connu notamment pour ses tracteurs vendus sous la marque Massey Ferguson. « Même si nous appartenons à un grand groupe, nos produits sont de petites et moyennes séries et n'ont pas les exigences de ceux de l'aviation. Notre bureau d'études, qui utilise 70 licences de Pro/Engineer Wildfire ainsi que Pro/Intralink de PTC, avait besoin de valider ses études à un stade avancé, avant d'engager les dépenses qu'implique la fabrication de prototypes », explique Christophe Laplace, responsable CAO et systèmes d'information du bureau d'études. Cette équipe développe des tracteurs agricoles quatre roues motrices d'une puissance de 100 à 280 ch qui sont fabriqués dans l'Oise, à l'usine de Beauvais. « Par conséquent, à la lumière de ce que nous avions pu voir dans les domaines de l'automobile ou de l'aéronautique, il nous a semblé intéressant d'intégrer la réalité virtuelle dans notre processus de développement, à la fois pour gagner du temps, pour valider nos études le plus tôt possible et pour réduire nos coûts de développement. Par contre, une salle de réalité virtuelle immersive avec écran cylindrique n'était pas économiquement adaptée à nos types de produits. L'utilisation d'un casque immersif nous paraissait plus adaptée à une bonne appréciation de l'ergonomie et de la perception de nos produits par leurs utilisateurs. C'est pourquoi nous nous sommes orientés vers des solutions telles celles proposées par Techviz pour lesquelles l'investissement est plus adapté. »

Prototypes physiques et modèles 3D

Le test décisif pour Agco a été la validation de l'ergonomie de ses cabines de conduite. Le développement d'une nouvelle gamme de cabines demande entre deux et trois ans. C'est une partie complexe du tracteur qui concentre beaucoup de technologies et qui demande de gros efforts de développement. Il y a, d'une part, la structure mécanique, qui doit résister au renversement, tous les aspects du confort de pilotage (suspension, climatisation, insonorisation...), les multiples commandes électro-hydrauliques de l'engin et des outils qui lui sont reliés, l'électronique embarquée avec tous les calculateurs, les équipements, les bus CAN, les faisceaux électriques et les logiciels spécifiques que cela suppose, l'ergonomie (disposition et accessibilité des commandes, visibilité...).

Jusqu'en 2005, le développement d'une nouvelle gamme de cabines chez Agco demandait la construction de trois prototypes physiques afin de faire valider, par les responsables de projets, à la fois les grandes lignes du design et de l'ergonomie. « Cela avait un coût non négligeable, quelques centaines de milliers d'euros, et demandait plusieurs mois de délai de réalisation », confie Christophe Laplace. C'est pourquoi le bureau d'études d'Agco a décidé de tester l'utilisation de la réalité virtuelle lors de la validation de sa dernière gamme de cabines, fin 2005. Il a, pour cela, comme à l'accoutumée, fait construire les trois maquettes habituellement nécessaires. Mais, dans le même temps, il a aussi préparé les modèles 3D correspondants dans Pro/Engineer et a mis en place un casque de réalité virtuelle piloté par le logiciel TechViz Immersive, dont la position par rapport au modèle virtuel est déterminée en temps réel par des capteurs.

Une conception validée en trois heures

« Lors de la réunion de suivi de projet, nous avons présenté à la fois les maquettes physiques et leur représentation en réalité virtuelle. Cela a permis de valider la parfaite similitude entre les deux. Mais, là où nous avons emporté la décision quant à l'utilisation de la réalité virtuelle, c'est lorsqu'il nous a été demandé de faire des modifications de la structure. » Ces modifications étant importantes, il fallait relancer une partie de l'étude, représentant environ deux semaines de travail dans Pro/Engineer, et, surtout, reconstruire une cabine prototype, donc trois mois de délai environ et un coût de l'ordre de 50 000 euros.

« Nous avons décidé de faire l'impasse sur ce quatrième prototype physique et de présenter les modifications sur le modèle virtuel modifié selon les demandes émanant de l'équipe projet. Deux semaines plus tard, confiante dans la similitude évaluée précédemment entre les prototypes physiques et leurs modèles virtuels, l'équipe projet a validé, en trois heures, la nouvelle conception. Nous avions ainsi gagné trois mois de délai de développement et amorti environ le tiers de l'investissement dans notre système de réalité virtuelle », constate Christophe Laplace. Cela ne veut toutefois pas dire qu'Agco va supprimer tous les prototypes physiques. Il sera, par exemple, toujours indispensable d'effectuer des essais aux champs. En revanche, nous allons pouvoir limiter leur nombre et fabriquer uniquement quelques prototypes déjà prévalidés virtuellement.

Depuis un an, Agco a fait évoluer son système de réalité virtuelle, mais en gardant toujours à l'esprit l'idée de disposer d'un outil adapté à son contexte industriel. Un tracteur est un engin de grande taille. Raison pour laquelle le système est maintenant installé dans une grande salle de 8 mètres sur 4. « Il nous semble important de pouvoir travailler à l'échelle 1 en réalité virtuelle sur l'ensemble du tracteur. Cela nous permet de valider les distances et l'ergonomie des cabines, mais aussi de valider, par exemple, l'accessibilité aux organes qui se trouvent sous capot. »

Autre point important pour Christophe Laplace, le rendu de la scène dans l'outil de réalité virtuelle. « On ne peut avoir une bonne perception d'un modèle virtuel que s'il est placé dans un contexte réaliste. Le fond uniformément coloré d'un écran de CAO n'est pas forcément le bon cadre pour évaluer correctement un modèle. » C'est pourquoi Christophe Laplace s'est attaché à créer un environnement de présentation comportant quelques repères visuels, tels des portes de hangars ou des murs de salles avec des posters Massey Ferguson. Autant d'éléments qui, dans l'inconscient de l'opérateur, lui permettent encore mieux d'évaluer le modèle virtuel. De fait, il s'agit de simples photos prises avec un appareil numérique et qui sont "mappées'' sur les surfaces matérialisant la salle virtuelle. Autre détail réaliste : lorsqu'il s'agit d'évaluer l'ergonomie d'une cabine, l'opérateur est assis sur un vrai siège suspendu de tracteur.

La salle a aussi été équipée d'un vidéoprojecteur et d'un grand écran, ainsi que d'un micro-ordinateur avec écran, pour faire tourner Pro/Engineer et TechViz. Cela permet à des spectateurs de voir eux aussi ce que l'opérateur voit dans son casque immersif. « Il est rare qu'une décision soit prise par un concepteur tout seul, car elle implique en général plusieurs spécialistes de différentes disciplines. Mais plutôt que de les doter tous de casques immersifs pour lesquels il faudrait calculer en temps réel les images correspondant à leur point de vue sur le modèle, nous avons préféré leur projeter l'image visible dans le casque. »

Interaction entre réalité virtuelle et CAO

Enfin, l'un des points forts de la solution adoptée est la totale interaction possible entre la réalité virtuelle et la CAO. Le fait de travailler sur le flux OpenGL évite toute conversion de format et donc les inévitables erreurs que cela ne manquerait pas de provoquer. De plus, le concepteur utilisant la réalité virtuelle peut demander à un collègue présent à la réunion des modifications mineures du modèle CAO originel, en temps réel. En quelques minutes, le modèle est mis à jour et remis à sa disposition. Notons toutefois que le déplacement d'un objet virtuel doit être commandé par l'opérateur CAO plutôt que par la personne qui porte le casque immersif.

L'intérêt des concepteurs pour ce nouvel outil va grandissant. Ils commencent donc à valider aussi souvent que nécessaire leurs projets à l'aide de la réalité virtuelle. Notons que le port d'un casque immersif peut parfois provoquer sur certains individus des effets proches du mal de mer, limitant leurs ardeurs. Hormis ces quelques désagréments passagers, force est de constater que la réalité virtuelle fait maintenant partie intégrante du processus de conception chez Agco.

LES PRINCIPAUX OUTILS...

Systèmes complets - Cave, PowerWall, dStation, Beacon Rovr, WorkZ System de Fakespace Systems - PV230 DSK, Digital Imaging Table, PanoWall de Panoram Technologies Logiciels - P2V d'Oktal - Viz, Mock-Up, Publisher de Seemage - D'Fusion de Total Immersion - XL, Turbo, Immersif de Techviz - Subdo de VB2S - Nova de Vertice - Virtools 4 de Virtools - Walkinside 4 de Walkinside

L'installation de réalité virtuelle d'Agco a été utilisée dans un premier temps pour valider l'ergonomie des cabines de tracteurs. Maintenant son usage devient plus général. Les concepteurs peuvent ainsi évaluer l'accessibilité des organes du tracteur et examiner à l'échelle 1 tous les risques d'interférences mécaniques. « Cela est d'autant plus facile que notre outil de gestion de données techniques et les méthodologies de structuration de la conception des assemblages que nous avons mises en place, nous permettent de configurer et de remonter en moins de deux heures la maquette numérique complète de n'importe quel tracteur de notre gamme, quelles que soient les options choisies », apprécie Christophe Laplace.

MUTUALISER LES MOYENS LOURDS "

« Le concept de la réalité virtuelle commence à se diffuser vers les PME, notamment à travers les pôles de compétitivité, qui associent grands comptes, PME et laboratoires de recherche », constate Jean-Louis Dautin, directeur opérationnel de Clarté, le pôle de réalité virtuelle situé à Laval (Mayenne). En effet, les grands donneurs d'ordres y font profiter les PME de leur expérience et de leurs méthodologies de travail avec ces nouveaux outils, ce qui leur évite des erreurs et des errements, toujours coûteux et dispendieux en temps. « Il ne faut pas oublier que la réalité virtuelle n'est pas la réalité. Son usage demande un apprentissage pour que l'utilisateur arrive à interpréter correctement les informations qui lui sont fournies. Favoriser le travail d'équipe Les solutions immersives à base de casques sont les plus économiques. En revanche, elles isolent l'opérateur des autres acteurs d'une réunion de projet. C'est pourquoi je préfère les systèmes de type Cave où plusieurs personnes peuvent prendre place. Leur coût est certes beaucoup plus élevé, 600 000 euros pour un Cave à 4 faces, le double pour une installation haut de gamme comme le Cave 5 faces du centre de design de PSA, mais je pense qu'il est possible de mutualiser ces moyens lourds en les plaçant dans des pôles tels que le nôtre ou des sociétés de services spécialisées. »

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0883

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2006 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

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