Ingénierie 2004

Depuis quelques années, le comité Ingénierie de GALIA se focalise sur une grande question : favoriser la mise en place d’un plateau virtuel entre les constructeurs et leurs sous-traitants au niveau des études. Ce projet cherche à faciliter les liaisons entre les différents acteurs de la conception automobile sans que ceux-ci n’aient à se regrouper chez le constructeur sur un plateau projet réel.
Le but de ce dossier du mois est de faire un point sur les travaux en cours chez GALIA et de présenter comment le projet « Plateau Virtuel » se décline en groupes de travail qui élaborent les recommandations et les cahiers des charges fonctionnels et techniques qui permettront la sécurité, la fluidité et la réplication des échanges dans le cadre du développement produit.
Dans un premier temps, nous présenterons les sujets approfondis pendant les réunions des groupes de travail. S’ils rejoignent les préoccupations de nos partenaires ODETTE et SASIG, nous le signalerons à chaque fois.
Puis, nous regarderons les thèmes de réflexion qu’ODETTE et SASIG ont lancé sans que GALIA, à cette heure, ne se joigne à leurs travaux.
Enfin, en conclusion, nous esquisserons quelques perspectives générales de travail que GALIA peut envisager pour le futur.


1 ● Travaux en cours dans le domaine Ingénierie de GALIA

Aborder la mise en place d’un plateau virtuel est un vaste sujet. Il repose avant tout sur le fait que les projets tendent de plus en plus à être développés selon le concept de Maquette Numérique, mis en œuvre grâce aux outils de CAO tridimensionnelle. Mais les outils utilisés dans chaque bureau d’études ne sont pas toujours les mêmes et ils ne tournent pas dans des environnements informatiques identiques, voire compatibles. Les modèles et les sous-ensembles numériques ainsi définis doivent pourtant être partagés entre clients et fournisseurs. Aujourd’hui, chez GALIA, le projet « Plateau Virtuel » se décline donc en 3 sous projets principaux qui doivent déboucher sur des recommandations facilitant ces échanges et ces productions de données de la façon la plus « harmonieuse » possible :

Modèle commun de données techniques (STEP AP 214) :

Le standard STEP AP214 intègre différents domaines dans son modèle de données réunissant environ 560 objets, sur la base desquels les fichiers d’échanges sont générés. Une définition est proposée pour chacun d’entre eux, pour leurs attributs, ainsi que la signification des relations entre les objets et leur cardinalité. Cependant, aucun cas d’utilisation n’est décrit explicitement dans STEP AP214. Or, les utilisateurs d’un tel standard vont l'exploiter pour des cas d’emplois et des scénarios bien précis comme, par exemple, les échanges de la structure d’assemblage de sous-ensembles.

GALIA a donc créé un groupe de travail dans le but d’établir un document méthodologique qui vise principalement de permettre aux entreprises de bénéficier de l'investissement considérable que représente le modèle de données de l'AP214 en évitant de "réinventer la roue". Ce document devrait leur donner un maximum de chances de construire un modèle interne compatible avec celui de tous leurs clients, leur permettre d'acquérir ou de faire développer des logiciels leur permettant de travailler efficacement avec leurs partenaires dans le cadre d'un plateau virtuel et de faciliter l'établissement d'une convention d'échange entre partenaires.

L’intention, au démarrage du projet, était de publier une nouvelle recommandation GALIA définissant :
● Les objets du modèle commun.
● Les recommandations d’utilisation de l’AP214 pour les échanges comportant des nomenclatures.
● La correspondance entre les objets du modèle commun (sous-ensemble du modèle de l'AP214) et les objets équivalents du modèle interne de chaque constructeur et de tout fournisseur souhaitant établir des conventions d'échange avec ses propres fournisseurs.

Cependant, devant la portée du sujet et la perspective d’un nombre croissant d’échanges hors du cadre spécifiquement français, il a été aisé d’élargir le périmètre de travail et d’apporter la participation française au projet ODETTE « Exchange of CAD Assemblies » et à celui de SASIG « PDM Assembly Data Exchange ».

Qualité des modèles numériques :

Les efforts pour rationaliser les processus de conception et assurer une haute qualité dans la filière automobile au travers de l'utilisation de systèmes de CAO dédiés, ne permettent plus l'utilisation des dessins et des modèles physiques : c’est l’ère de la Maquette Numérique. Désormais, les modèles CAO tridimensionnels sont les vecteurs essentiels de l'information dans le processus de conception moderne d'un véhicule. Pour échanger des modèles CAO entre des sociétés oeuvrant dans un contexte de co-conception, il est nécessaire d'avoir une compréhension commune quant à l'organisation de l'information et au niveau de qualité requis.

L'objet du groupe de travail « Qualité des Données Numériques » est de spécifier les exigences en terme de qualité pour un modèle CAO. Un tel agrément est supposé être utilisé pour l'échange de modèles CAO au sein de l'industrie automobile mondiale. Il rejoint donc les travaux des groupes de travail ODETTE et SASIG (« Product Data Quality »).

Ces travaux ont été rendus nécessaires par la décision des constructeurs de demander aux équipementiers d’échanger des données en format CAO natif. Les équipementiers ont à exploiter des fichiers en natif des constructeurs, et à assurer la communication avec les systèmes de CAO internes, ainsi qu'avec ceux de leurs sous-traitants. Les équipementiers sont alors confrontés à l'obligation de préparer, dans les meilleures conditions possibles, les données en vue de les exploiter à l'aide de systèmes différents.

Le groupe de travail a donc réfléchi aux problèmes d'échange, quelqu’en soit le mode, en natif et de conversion.
● En natif, les logiciels de CAO concernés sont CATIA, CADDS et EUCLID. Les autres logiciels n'ont pas fait l'objet d'études complètes, mais ces recommandations peuvent également améliorer les échanges lorsqu'ils sont émetteurs ou destinataires.
● En conversion, le transfert de données entre deux systèmes CAO différents passe par l’utilisation d’un format neutre. Aujourd'hui, les formats neutres utilisés sont STEP, SET, IGES, VDA-FS ou UNISURF. Les problèmes rencontrés dans ces conversions sont des problèmes de pertes de données, de mauvaise qualité des résultats. Le groupe de travail a donné, pour les systèmes sources et destinataires, les précautions à prendre pour améliorer les conversions.

Il est à noter que ces recommandations servent au développement d'outils de contrôle intégrés. De nombreux éditeurs de ce type d’outils (checkers) les ont déjà mis en œuvre.

Comme les versions des logiciels de CAO évoluent dans le temps, offrant davantage de fonctionnalités, il est nécessaire de suivre ces améliorations pour conduire les changements d’environnements, de processus (en théorie simplifiés et enrichis) et de produire des recommandations aux éditeurs d’outils de contrôle conformes aux évolutions des modeleurs CAO. C’est la raison pour laquelle, depuis le début de l’année 2004, un sous-groupe de travail s’est constitué dans le but de gérer au mieux l’interopérabilité entre les systèmes CATIA Version 4 et CATIA Version 5 et de préparer les mises à niveau des checkers. Ce projet va débuter prochainement des travaux en commun avec ODETTE et probablement SASIG.

Echanges de données techniques :

Le transfert de données techniques consiste en l'acheminement de fichiers informatiques codés : formats natifs des systèmes de CFAO et de calculs, ou formats neutres d'échange : STEP, SET, IGES, UNISURF, SPAC, VDA…
Actuellement, dans le cas de transfert de plans ou de bandes magnétiques, ces informations complémentaires sont souvent spécifiées dans une lettre d'accompagnement ou dans un bordereau d'expédition. Mais bien souvent, la qualité de ces informations est pauvre, ce qui entraîne confusion et retard et augmente le risque de perte d'éléments importants. De plus, aujourd'hui, l'utilisation de la télétransmission va croissant et représente un des moyens majeurs d'échange de données.
Par conséquent il est important que le transfert des fichiers de données soit accompagné de façon synchronisée du transfert du bordereau d'expédition afin de garantir une bonne utilisation de ces données. La méthode qui est apparue la plus judicieuse pour assurer cette synchronisation est la dématérialisation du bordereau physique en un fichier dénommé en anglais : ABSTRACT FILE.

Ainsi, lors du transfert de données techniques entre deux partenaires, grâce à ces fichiers standardisés, on définit : les deux parties, le but de l'échange, les limitations que l'émetteur impose et suffisamment d'informations techniques pour que le destinataire puisse traiter les données. On peut ainsi identifier les données techniques et établir des relations entre ces données et le contexte commercial dans lequel elles doivent être traitées.

Le groupe de travail GALIA a travaillé à mettre en œuvre une procédure destinée à garantir le transfert des données d'accompagnement, trop souvent absentes actuellement, en les formalisant, et à évaluer les principes d'une telle méthode d'échange. Il collabore avec ceux qui fonctionnent dans le cadre d’ODETTE visant à établir un message formaté qui référence un ou plusieurs fichiers avec leurs contextes techniques (« ENGineering DATa Globalisation Message ») et SASIG (« eXchange and Management of Technical Data »).

Grâce à ENGDAT, les processus d’échange des données techniques sont ainsi standardisés, fiabilisés, leur traitement accéléré et leur envoi peut être automatisé.

Aujourd’hui, c’est la version 2 d’ENGDAT qui est à mettre en œuvre et les groupes de travail internationaux préparent la version 3 afin de prendre en compte les possibilités que permet l’introduction d’XML.


2 ● Sujets spécifiques à ODETTE et SASIG

Les évolutions de la CAO permettent désormais à l’information numérique tridimensionnelle d’être la base de la communication dans le processus de développement d’un produit de l’industrie automobile. Il devient nécessaire de gérer la continuité numérique pour que tous les acteurs de la filière puissent collaborer au développement, à la fabrication, à la promotion, à la vente et à la maintenance des produits que l’ensemble de la filière automobile fabrique ou contribue à fabriquer. C’est la problématique de la visualisation des données numériques.

De plus, après avoir appliqué le concept de la Maquette Numérique aux processus de conception, de simulation du comportement des produits et de préparation de leur fabrication, la CAO tridimensionnelle permet maintenant de remonter d’un niveau en proposant des outils qui permettent la conception et la simulation des processus de fabrication dans l’usine, à savoir : le poste de travail des opérateurs au montage, la maintenance, le service après-vente et l’étude des flux de logistique internes à l’unité de fabrication. C’est la problématique de l’usine numérique.

Visualisation des données numériques :

Les processus de communication et de validation dans les BE changent. Ils engendrent des réunions d’échange et de validation :
● Autour de prototypes physiques
● Autour de stations CAO
● Par le biais d’échanges de données CAO

Maintenant, avec l’arrivée de la continuité numérique et des moyens « web », les besoins de visualisation touchent de plus en plus d’autres acteurs internes ou externes de l’entreprise tels que : les achats, les « web conferences », les outilleurs, les garages… Il faut donc prévoir une utilisation globale, en visualisation, des données des ingénieries.

Conscients du contexte, les constructeurs et équipementiers américains, japonais et allemands ont créé un sujet SASIG où le monde de l’automobile français n’est pas présent. Afin d’améliorer la collaboration entre les métiers de la filière automobile, le groupe DEV (Digital Engineering Visualization) de SASIG rédige un document où seront consignés les meilleures pratiques, les technologies et les standards à prendre en compte pour faciliter une implémentation de la visualisation, à partir de données de conception. GALIA vient de lancer une étude qui permettra d’analyser l’état de l’art dans l’industrie française sur le sujet, en vue de proposer la création d’un groupe de travail sur la question et de participer à l’élaboration d’un cahier des charges fonctionnel et technique dans le projet DEV de SASIG.

L’usine numérique :

Les entités en charge de la fabrication et du montage reçoivent des données, issues de différents logiciels, pour la production et l’inspection des produits qu’elles contribuent à fabriquer. Là où, autrefois, on échangeait des plans papier pour cela, ce sont donc des données numériques qui les remplacent. Toujours dans le même esprit de la continuité numérique tout au long du cycle de conception et de fabrication des produits, il est indispensable pour un industriel d’utiliser des outils permettant de mettre en place l’usine numérique. Ces outils conduiront à l’incorporation des données produit nécessaires au montage et à l’usinage, des informations relatives aux processus à mettre en place, aux outils utilisés, à la programmation des machines et à l’organisation physique de l’usine. Il doit être possible de se promener virtuellement tout au long de la chaîne et assister à la simulation de tout le processus de production et d’inspection.

Ceci permettra, avant que les fondations soient creusées, les murs sortis de terre ou la nouvelle chaîne de montage installée, de prévoir les équipements nécessaires, la disposition des postes de travail et les flux internes des matériaux, des pièces ou des composants nécessaires à la fabrication du produit et ce, avant de lancer toute demande d’investissement.

La mise en place et l’utilisation de tels logiciels devraient pouvoir permettre de réaliser de substantielles économies, se chiffrant en millions d’euros.

SASIG a mis en place un groupe de travail dont la mission est de faciliter la mise en place de l’usine numérique en utilisant des modèles issus de l’ordinateur pour :
● Planifier le processus de fabrication dans sa globalité
● Concevoir l’organisation de l’usine et sa logistique interne
● Concevoir l’outillage de fabrication
● Prévoir les machines à commande numérique et les robots à mettre en œuvre
● Concevoir les systèmes de contrôle
● Valider la solution retenue

Ce groupe doit produire des recommandations pour faciliter l’interopérabilité entre la conception numérique et la fabrication afin d’assurer un flux fluide d’informations. Ces travaux permettront de répandre et de promouvoir l’utilisation de tels logiciels et processus, d’harmoniser ce qui existe de façon fragmentaire et de faire émerger des standards de fabrication.

En guise de bilan temporaire, beaucoup a été fait et les perspectives de ce qui reste à faire sont immenses. Pour le futur, GALIA va, comme elle l’a toujours fait dans le domaine de l’Ingénierie, s’attacher à contribuer à étudier les besoins de la filière automobile française. Cependant, étant donné l’accroissement des relations internationales, il devient de plus en plus nécessaire, dès que la réflexion a atteint un bon niveau de maturité, de travailler en commun avec nos partenaires ODETTE et SASIG. Cela permettra d’aboutir plus rapidement à des standards utilisables dans des contextes mixtes.

Pour réussir, GALIA a besoin d’une participation élargie de ses adhérents aux groupes de travail et le second axe de développement consistera donc à chercher à étendre, chaque fois que nécessaire, le nombre de participants et la variété des expériences, en sollicitant des entreprises et des métiers qui, aujourd’hui, ne sont pas suffisamment représentés dans les réunions de travail.

C’est grâce à ces réunions et grâce à nos adhérents que nous produirons des recommandations toujours plus efficaces. Elles permettront aux industriels de la filière automobile, au moyen d’un investissement finalement mesuré, de mieux savoir où investir en masse, afin d’améliorer leur compétitivité et de permettre à notre industrie de conforter son excellente position dans un marché mondial où la concurrence pousse à toujours s’adapter pour survivre.


Alexandre LOIRE
Chef de Projet
Tél : 01 41 31 68 65
loire@galia.com

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GALIA - Groupement pour l'Amélioration des Liaisons dans l'Industrie Automobile