Les voitures de Formule 1 sont à la pointe de l’innovation. Le développement d’un concurrent de la F1 est une entreprise complexe et coûteuse. Les équipes doivent se conformer à des règles techniques strictes édictées par un organe directeur (la FIA) et les essais physiques sur un circuit sont coûteux et limités à six jours par an. Pour pallier ces limitations, toutes les écuries de F1 ont investi dans la simulation pour développer et affiner leurs coûteuses machines – d’une valeur de 12 à 15 millions de dollars chacune.

 

Bien que la F1 soit un exemple extrême, la même tendance se manifeste dans toutes les industries : Les départements en charge de l’innovation s’appuient fortement sur la modélisation et la simulation scientifiques pour accélérer le cycle d’innovation et réduire les coûts de conception. Dans ce billet, nous allons explorer comment la modélisation et la simulation scientifiques sont au cœur de l’innovation des produits modernes.

 

Des attentes croissantes de la part des clients et des exigences complexes

Dans une phase de turbulence économique comme celle que nous connaissons actuellement, les attentes des clients évoluent en fonction de la hausse de l’inflation, des difficultés persistantes de la chaîne d’approvisionnement et des considérations environnementales, sociales et de gouvernance (ESG). Les clients exigent des produits dont l’empreinte carbone est réduite, qui intègrent les dernières innovations et offrent une excellente expérience utilisateur globale. Ils doivent respecter les contraintes budgétaires et être livrés dans les délais. Un défi de taille.

 

Alors que les concepteurs et les ingénieurs s’efforcent d’imaginer et de fournir des produits et des expériences innovants, ce nouveau marché met en évidence la tâche difficile consistant à naviguer entre des exigences différentes et souvent contradictoires pour répondre aux attentes des clients et les dépasser. Il n’est pas surprenant qu’ils se sentent souvent mal équipés lorsqu’ils sont confrontés à des décisions techniques complexes.

 

Dans une enquête menée par Tech-Clarity, 44 % des personnes interrogées dans un large éventail d’industries ont déclaré que les décisions concernant la compétitivité sont devenues plus difficiles. Pourquoi ? Les exigences accrues en matière de performance et de qualité, le raccourcissement des délais et le nombre de composants figurent parmi les principaux facteurs cités.

 

Lorsqu’ils sont confrontés à des défis tout au long du processus d’ingénierie, la majorité des répondants ont dit qu’ils se fient fortement à deux facteurs : l’expérience personnelle (69 %) et la simulation (53 %). Interrogés sur la manière idéale de résoudre les défis, les répondants ont répondu massivement la simulation.

 

Mieux ensemble

Pour réduire les délais de mise sur le marché, faire face à la complexité et obtenir un avantage concurrentiel, les entreprises s’appuient sur la modélisation et la simulation scientifiques à toutes les étapes du cycle de vie du produit, de l’exigence du produit à la conception et à la fabrication jusqu’aux scénarios d’utilisation. En conséquence, elles ont besoin de moins de prototypes dans le monde réel et bénéficient d’essais de certification physique plus rapides, ce qui leur permet de commercialiser plus rapidement des produits plus innovants.

 

La modélisation et la simulation scientifiques font partie intégrante des capacités offertes par la plate-forme 3DEXPERIENCE et reposent sur trois caractéristiques fondamentales : unifiées, multidisciplinaires et multi-échelles.

 

  • Unifié : La modélisation et la simulation font partie d’un environnement unifié et partagent une source unique de vérité. En intégrant la conception et la simulation dans le processus d’ingénierie, les parties prenantes sont habilitées à utiliser une simulation réaliste dès les premières étapes du développement, à valider les performances de la conception, à évaluer rapidement les alternatives de conception et à effectuer des améliorations simultanément.
  • Multidisciplinaire : Les équipes d’ingénieurs doivent simuler des comportements et des systèmes complexes et saisir l’interaction de plusieurs physiques pour valider les performances du système. Les technologies de simulation permettant de traiter différentes disciplines telles que les structures, les fluides, l’électromagnétisme, l’acoustique, etc. doivent être disponibles et fonctionner ensemble. La simulation doit également s’étendre aux disciplines de la fabrication. En créant des produits et des expériences en 3D, les équipes testent et valident les conceptions et simulent la fabrication de manière virtuelle. Grâce à la simulation, la configuration de l’assemblage est optimisée en fonction du processus de fabrication et des contraintes de robustesse, de poids et de coût.
  • Multi-échelle : L’innovation ne se limite pas à une échelle particulière. Pour parvenir à l’innovation exigée par le marché, il faut disposer de technologies de modélisation et de simulation 3D à toutes les échelles – des molécules à l’échelle nanométrique aux avions en passant par des villes entières. Par exemple, les chercheurs et les ingénieurs doivent être capables de comprendre les interactions fondamentales qui sous-tendent les propriétés des matériaux à la plus petite échelle et de déterminer leur comportement à l’échelle macro. À l’autre extrémité du spectre des échelles, la simulation améliore considérablement la conception de systèmes complexes et dynamiques tels que les bâtiments, les aéroports, voire les villes, et permet d’analyser les performances de la structure résultante dans des conditions de service dans un aspect multi-échelle.

 

5 avantages d’une approche intégrée

Examinons certains des avantages que les entreprises tirent de l’adoption de la modélisation et de la simulation scientifiques en tant qu’élément fondamental de leur processus d’innovation :

 

  • Cycle de simulation efficace. La simulation et la modélisation étant réunies dans un même environnement unifié basé sur une source unique de vérité, les équipes gagnent en efficacité dans la simulation. Si vous modifiez le modèle, vous répercutez immédiatement les changements sur vos modèles de simulation. Les modèles réutilisables, le maillage automatique, les résultats partagés dans le même environnement permettent de gagner du temps et de l’argent.
  • Validation potentielle plus rapide de l’innovation. Les équipes peuvent rapidement évaluer les forces et les faiblesses de différents concepts et combiner les aspects performants des différents concepts testés dans de nouvelles conceptions. En disposant d’un modèle entièrement paramétré, vous tirez parti de la simulation plus tôt dans le processus, les équipes explorant rapidement l’impact de tout paramètre géométrique sur les performances de la conception.
  • Réduction des coûts de prototypage physique et de reconception. La possibilité d’effectuer des simulations dans un environnement virtuel et de tester un nombre illimité d’options vous permet de réduire le nombre de prototypes physiques construits, par rapport à l’approche linéaire traditionnelle de conception-simulation, et de réduire le nombre de défaillances lors des essais physiques réels.
  • Une meilleure collaboration. Les capacités de conception et de simulation sont disponibles dans le même environnement unifié. Le fait de disposer d’une représentation unique de votre projet ou produit permet à toutes les parties prenantes de travailler sur le même modèle et les mêmes données, évitant ainsi la duplication des données, leur incompatibilité et les problèmes de contrôle de version.
  • Une plus grande continuité dans la conception. La connexion de plusieurs disciplines permet aux équipes de développer et de simuler des scénarios complexes, des produits connectés plus rapidement.

 

“Avec la simulation et la fabrication additive, il faut environ trois à quatre mois pour créer un train. Il en faut le double avec l’approche traditionnelle et cela consomme beaucoup plus d’énergie. Nous estimons que nos clients peuvent économiser environ 30 % des coûts de développement et de fonctionnement. De l’idéation à la production, nous sommes beaucoup plus rapides. “

Eric Bernadini, PDG d’Extreme Analyses Engineering

 

Conclusion

Les grandes entreprises tirent déjà parti d’une approche de modélisation et de simulation fondée sur la science, unifiée, multidisciplinaire et multi-échelle, utilisée à toutes les étapes du cycle de vie des produits, de la conception à la fabrication et aux scénarios d’utilisation.