Academic literature on the topic 'Optimisation de tolérances'

Étude d'une modélisation et d'une simulation d'un procédé de fabrication et d'un comportement électrique des circuits intégrés. Le critère fiabilité-économique minimise le coût de production avec une fiabilité supérieure à une valeur de satisfaction. Les valeurs optimales des paramètres des circuits à très haute intégration sont obtenues par une décomposition en sous-problèmes basée sur un partitionnement du circuit en sous-circuits à partir du graphe de corrélation et du graphe électrique. La méthode de programmation stochastique permet de calculer les valeurs nominales et les tolérances optimales des paramètres du sous-circuit. Les paramètres optimaux du circuit VLSI sont calculés à partir de l'optimisation des sous circuits successifs.

Les écarts géométriques et dimensionnels des pièces mécaniques peuvent causer des perturbations nuisibles aux fonctionnalités attendues des systèmes mécaniques. Les spécifications géométriques et dimensionnelles représentent les limites des défauts de fabrication des surfaces fabriquées. La détermination des tolérances n’est pas une tâche aisée car (i) les valeurs des tolérances assignées affectent les fonctionnalités attendues d’un système et le coût de fabrication de ses pièces, et (ii) l'interdépendance des tolérances et des jeux rend complexe leur agrégation dans une résultante.L’analyse de tolérances et la synthèse de tolérances sont les deux méthodes classiques pour aborder la détermination de la résultante. La synthèse de tolérances est traditionnellement considérée comme un ``problème d’optimisation sous contraintes'' dans lequel la fonction objectif est généralement une fonction de coût, une fonction de qualité ou de coût-qualité.Dans le cas des mécanismes hyperstatiques, la complexité de l'interaction des tolérances ne permet pas de décrire la résultante par une fonction analytique. Par conséquent, il est courant d’effectuer une allocation de tolérances au lieu d’une synthèse de tolérances. L’objectif de l’allocation de tolérances est de maximiser les tolérances et les jeux initialement déterminés selon des retours d'expériences ou des connaissances empiriques, en incorporant certaines méthodes heuristiques d’optimisation.Dans ce travail, nous montrons comment effectuer une allocation de tolérances en utilisant l’approche polyédrique prismatique comme modèle de tolérances et le recuit simulé comme algorithme d’optimisation heuristique. Pour ce faire, certains problèmes intermédiaires sont discutés, tels que la qualité des opérandes versus le temps de calcul. Une méthode de réduction de modèle et un indicateur permettant de quantifier la conformité d’un mécanisme vis-à-vis d'une condition fonctionnelle sont également introduits
Geometric and dimensional deviations of mechanical components can cause problems of assemblability and/or functionality of the mechanisms. The geometric and dimensional specifications represent the limits of the manufacturing defects of a given surface. Tolerance specification is not an easy task because (i) the assigned tolerance values affect the functionalities of a system and the manufacturing cost of its parts, and (ii) design tolerances are often interrelated and contribute to a resultant tolerance.Tolerance analysis and tolerance synthesis are the two typical ways to approach the problem of tolerance design. Tolerance synthesis is traditionally seen as a "constrained optimization problem" in which the objective function is usually a cost function, a quality function or a cost-quality.In the case of over-constrained mechanisms, the interaction of the tolerances is complex and it is not possible to describe it by means of an analytical function. Hence, it is typical to do tolerance allocation instead of tolerance synthesis. The objective of the tolerance allocation is then to complete or augment the tolerance specification, originally made from experience or empirical knowledge, by incorporating some heuristics or optimization methods.In this work we show how to do tolerance allocation using the prismatic polyhedral approach as tolerance model and the simulated annealing as the heuristic optimization algorithm. In order to do this, some intermediate problems are discussed, such us (i) quality of the operands, (ii) computational time required to do a simulation and we also develop (iii) an indicator to quantify the compliance of a mechanism with its functional condition

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une réflexion méthodologique générale sur la conception des systèmes et microsystèmes. Il vise à résoudre le problème d'allocation des tolérances, c'est à dire l'allocation d'une variance aux caractéristiques des composants d'un système en fonction d'un objectif de performance pour le système global : le calcul de cette allocation des tolérances est réalisé sur la base d'une modélisation complète du système : le prototype virtuel. L'originalité tient à l'application d'une méthode statistique de Monte-Carlo et d'une méthode par réseaux de neurones. Sur cette base est construit un algorithme qui servira dans un processus général de conception descendante des systèmes. Le travail s'inscrit dans l'ensemble des efforts consacrés, par le LEN7, à la conception des systèmes électroniques. Il associe le LAAS/CNRS pour les applications " microsystèmes " et la société SIGMA PLUS qui souhaite au terme de notre travail proposer un outil industriel [. . . ]

La cotation fonctionnelle doit garantir la montabilité et le bon fonctionnement d'un mécanisme en imposant les spécifications fonctionnelles à respecter sur les pièces. Ces spécifications sont exprimées avec les normes ISO de cotation et doivent être vérifiées à 20°C. Pour les mécanismes soumis à de fortes températures, il est nécessaire de cumuler l'influence des tolérances et des dilatations aux différents régimes thermiques. Après avoir formulé des hypothèses de comportement dans les liaisons avec contact ou avec jeux affectés par les déformations thermiques et l'influence des incertitudes sur les températures, la méthodologie proposée permet de séparer le calcul thermique et le tolérancement. Le bureau de calcul thermique détermine les champs de température et les déplacements des mailles par la méthode des éléments finis à partir des modèles nominaux des pièces. Le cumul des tolérances et des dilatations est basé sur la méthode des droites d'analyse. Pour chaque exigence, la surface terminale est discrétisée en différents points d'analyse. Dans chaque jonction, les relations de transfert déterminent les points de contact et l'influence des dilatations et des écarts thermiques en ces points sur l'exigence. Une application à un mécanisme industriel démontre l'intérêt d'optimiser les dimensions nominales des modèles afin de maximiser les tolérances tout en respectant l'ensemble des exigences.

L'analyse des tolérances des mécanismes a pour but d'évaluer la qualité du produit lors de sa phase de conception. La technique consiste à déterminer si, dans une production de grandes séries, le taux de rebuts des mécanismes défaillants est acceptable. Deux conditions doivent être vérifiées: une condition d'assemblage et une condition fonctionnelle. La méthode existante se base sur le couplage de la simulation de Monte Carlo avec un algorithme d'optimisation qui est très couteuse en temps de calcul. L'objectif des travaux de thèse est de développer des méthodes plus efficaces basées sur des approches probabilistes. Dans un premier temps, il est proposé une linéarisation des équations non linéaires du modèle de comportement afin de simplifier l'étape faisant appel à l'algorithme d'optimisation. Une étude de l'impact de cette opération sur la qualité de la probabilité est menée. Afin de minimiser l'erreur d'approximation, deux procédures itératives pour traiter le problème d'assemblage sont proposées. Ils permettent de calculer la probabilité de défaillance d'assemblage de façon précise en un temps de calcul réduit. En outre, les travaux de thèse ont permis le développement d'une nouvelle méthode de résolution basée sur la méthode de fiabilité système FORM (First Order Reliability Method) système. Cette méthode permet de traiter uniquement le problème fonctionnel. Elle a nécessité la mise au point d'une nouvelle formulation du problème d'analyse des tolérances sous forme système. La formulation décompose le mécanisme hyperstatique en plusieurs configurations isostatiques, le but étant de considérer les configurations dominantes menant à une situation de défaillance. La méthode proposée permet un gain de temps considérable en permettant d'obtenir un résultat en quelques minutes, y compris pour atteindre des faibles probabilités
Tolerance analysis of mechanism aims at evaluating product quality during its design stage. Technique consists in computing a defect probability of mechanisms in large series production. An assembly condition and a functional condition are checked. Current method mixes a Monte Carlo simulation and an optimization algorithm which is too much time consuming. The objective of this thesis is to develop new efficient method based on probabilistic approach to deal with the tolerance analysis of overconstrained mechanism. First, a linearization procedure is proposed to simplify the optimization algorithm step. The impact of such a procedure on the probability accuracy is studied. To overcome this issue, iterative procedures are proposed to deal with the assembly problem. They enable to compute accurate defect probabilities in a reduced computing time. Besides, a new resolution method based on the system reliability method FORM (First Order Reliability Method) for systems was developed for the functional problem. In order to apply this method, a new system formulation of the tolerance analysis problem is elaborated. Formulation splits up the overconstrained mechanism into several isoconstrained configurations. The goal is to consider only the main configurations which lead to a failure situation. The proposed method greatly reduces the computing time allowing getting result within minutes. Low probabilities can also be reached and the order of magnitude does not influence the computing time

L’analyse des tolérances a pour but de vérifier lors de la phase de conception, l’impact des tolérances individuelles sur l’assemblage et la fonctionnalité d’un système mécanique. Les produits fabriqués possèdent différents types de contacts et sont sujets à des imperfections de fabrication qui sont sources de défaillances d’assemblage et fonctionnelle. Les méthodes généralement proposées pour l’analyse des tolérances ne considèrent pas les défauts de forme. L’objectif des travaux de thèse est de proposer une nouvelle procédure d’analyse des tolérances permettant de prendre en compte les défauts de forme et le comportement géométriques des différents types de contacts. Ainsi, dans un premier temps, une méthode de modélisation des défauts de forme est proposée afin de rendre les simulations plus réalistes. Dans un second temps, ces défauts de forme sont intégrés dans la modélisation du comportement géométrique d’un système mécanique hyperstatique, en considérant les différents types de contacts. En effet, le comportement géométrique des différents types de contacts est différent dès que les défauts de forme sont considérés. La simulation de Monte Carlo associée à une technique d’optimisation est la méthode choisie afin de réaliser l’analyse des tolérances. Cependant, cette méthode est très couteuse en temps de calcul. Pour pallier ce problème, une approche utilisant des modèles probabilistes obtenus grâce à l’estimation par noyaux, est proposée. Cette nouvelle approche permet de réduire les temps de calcul de manière significative
Tolerance analysis aims toward the verification of the impact of individual tolerances on the assembly and functional requirements of a mechanical system. The manufactured products have several types of contacts and their geometry is imperfect, which may lead to non-functioning and non-assembly. Traditional methods for tolerance analysis do not consider the form defects. This thesis aims to propose a new procedure for tolerance analysis which considers the form defects and the different types of contact in its geometrical behavior modeling. A method is firstly proposed to model the form defects to make realistic analysis. Thereafter, form defects are integrated in the geometrical behavior modeling of a mechanical system and by considering also the different types of contacts. Indeed, these different contacts behave differently once the imperfections are considered. The Monte Carlo simulation coupled with an optimization technique is chosen as the method to perform the tolerance analysis. Nonetheless, this method is subject to excessive numerical efforts. To overcome this problem, probabilistic models using the Kernel Density Estimation method are proposed

Les imperfections inhérentes aux processus et procédés de fabrication entraînent une dégradation des caractéristiques fonctionnelles, et donc de la qualité du produit. Afin d'assurer un certain niveau de qualité, la synthèse des tolérances vise à déterminer les limites acceptables des caractéristiques des pièces et des assemblages. L'allocation ou la synthèse des tolérances fonctionnelles est une importante étape du processus de conception qui se situe généralement durant la conception détaillée et impacte énormément la conception du processus de fabrication, la fabrication et le contrôle du produit. Il est donc important, lors de la détermination des tolérances fonctionnelles, de prendre en compte l'impact de celles-ci sur le coût de fabrication du produit et sur la qualité du produit. Ces deux notions (coût de fabrication et qualité du produit) sont généralement antinomiques. L'approche proposée vise à allouer les tolérances fonctionnelles qui offrent le meilleur équilibre performance fonctionnelle / coût de fabrication. Elle est basée sur l'approche par « Key Characteristics » développée par Boeing couplée avec une approche par activités inspirée de l'« Activity Based Costing » et adaptée aux besoins de la sélection et l'analyse de processus de fabrication. Afin de quantifier cet équilibre, ces travaux proposent la définition d'un indicateur de performance d'une allocation de tolérances : le coût pondéré qualité, et une solution d'optimisation discrète de l'allocation : la démarche ABTA (Activity Based Tolerance Allocation). Celle-ci a été implémentée dans plusieurs maquettes informatiques afin de valider les mécanismes et méthodes qui la constituent.

La maîtrise accrue des matériaux et des procédés de forgeage permet aujourd'hui d'obtenir des engrenages coniques d'une qualité suffisante pour pouvoir les utiliser sans autre procédé de finition. Ce sont les pièces dites «net shape». Grâce à cette évolution technologique, il est nécessaire de d'optimiser la définition géométrique de ces engrenages en tenant compte des possibilités des procédés de forgeage, en particulier. Tout d'abord, la définition de la géométrie nominale des engrenages coniques à denture droite basée sur les propriétés géométriques et cinématiques du profil en développante de cercle sphérique est réétudiée et a abouti à une modélisation paramétrique des surfaces actives en intégrant un bombé longitudinal. Afin de garantir un certain niveau de qualité de l'engrènement, il est nécessaire de limiter les variations inhérentes au procédé de forgeage et aux ressources de fabrication, il s'agit de l'analyse et de la synthèse des tolérances. Cette analyse a nécessité une modélisation géométrique des engrenages incluant les écarts intrinsèques et les écarts de situation. L'analyse de l'impact de ces écarts sur l'erreur cinématique (Tooth Contact Analysis) repose sur la résolution d'un système d'équations non linéaires pour chaque position du pignon et d'un traitement de ces résultats; la difficulté de cette analyse est la grande sensibilité des résultats aux écarts. Cet outil «TCA» est le module principal de l'analyse des tolérances qui est réalisée de façon statistique par simulation de Monte Carlo. L'analyse des tolérances permet de valider une solution d'allocation de celles-ci mais ne permet pas son allocation automatique. Ainsi une approche de synthèse des tolérances a été validée, il s'agit de l'optimisation par algorithme génétique où la fonction objectif est de minimiser le ratio coût des tolérances sur la probabilité de respect des exigences. Cette analyse et cette synthèse ont été menées dans un premier temps sans charge, en considérant l'engrenage comme indéformable. Puis, la prise en compte des déformations est réalisée par la méthode des coefficients d'influences. Le problème de contact et de déformation globale de la denture sont découplés. Les coefficients d'influences de contact sont estimés par la méthode de Boussinesq et Cerruti. Les coefficients d'influence de flexion sont estimés par interpolation et méthode des éléments finis. Ce modèle permet l'analyse de l'engrènement sous charge mais les temps de calculs restent un handicap pour l'analyse des tolérances. Ces modèles de comportement pourront être affinés dans de futurs travaux et être le support de nouveaux modèles de spécification des engrenages, de suivi du processus de fabrication, d'une meilleure connaissance des interactions géométrie-mécanique-matériau, etc.

Parmi les outils d'aide à l'évaluation expérimentale des innovations variétales mis au point par les techniciens et les chercheurs, un grand nombre n'est pas adopté dans le monde agricole, malgré leur intérêt théorique. Parti de I'hypothèse que ce manque d'appropriation résulte, au moins en partie, d'un manque d'adéquation entre les outils et les besoins réels des acteurs, le travail réalisé associe une analyse de la diversité des usages de l'expérimentation pour l'évaluation variétale et un travail de conception d'un outil d'interprétation des résultats d'essais variétaux. L'ensemble des recherches est conduit sur le cas du blé tendre d'hiver.
Dans un premier temps, des entretiens ont été effectués auprès d'une vingtaine d'acteurs impliqués dans la sélection, le développement des variétés, la multiplication, la distribution et la transformation des produits céréaliers. Ils mettent en évidence une grande diversité d'usages de I'expérimentation variétale. Quatre objectifs sous-tendent ces usages: (1) trier les génotypes, (2) les positionner géographiquement ou sur le marché, (3) acquérir une connaissance sur les génotypes, (4) et communiquer sur eux. Chaque objectif se distingue des autres par un petit nombre de critères de jugement des génotypes. Nous proposons une typologie des usages en 10 types, basée sur ces objectifs et critères, et sur les caractéristiques des réseaux expérimentaux (nombre d'essais et de génotypes, part du partenariat...). Dans chaque type, des différences peuvent être reliées à des logiques internes aux entreprises. Les entretiens mettent également en évidence un hiatus entre les informations recherchées et les informations que les acteurs tirent effectivement des expérimentations. Ce hiatus s'explique par des contraintes organisationnelles dans la mise en oeuvre des réseaux expérimentaux et par des difficultés lors du traitement des données (manque de temps disponible pour traiter les résultats; compétence requise pour I'usage d'outils d'analyse de I'interaction génotype-milieu...). Le besoin qui s'exprime le plus fortement est celui de mieux extraire I'information contenue dans les réseaux expérimentaux. Pour chacun des 10 usages, nous discutons de I'intérêt de 5 types d'outils susceptibles d'améliorer le recueil ou le traitement des données.
Afin de répondre aux souhaits de différents acteurs de valoriser l'information multilocale et d'optimiser les réseaux, un outil d'aide à I'analyse permettant d'interpréter les variations de performances des génotypes à l'échelle d'un réseau est proposé dans un second temps. Cet outil repose sur I'association d'un diagnostic agronomique, basé sur une régression linéaire multiple appliquée à des génotypes révélateurs, et d'une analyse de I'interaction par régression factorielle, appliquée à tous les génotypes. Cette association a pour but d'apporter une validation agronomique des variables explicatives de I'interaction. Selon le génotype révélateur, le diagnostic permet d'expliquer de 70 à 99% des variations de rendement pour des réseaux de 10 à 35 milieux. Chaque site expérimental est ainsi caractérisé par la nature et la contribution des facteurs limitants aux pertes de rendement. Dans I'analyse de I'interaction, les paramètres génotypiques de la régression factorielle permettent d'interpréter les variations de comportement des génotypes en terme de tolérance aux facteurs limitants. Les notes de tolérance apparaissent bien corrélées aux notes déduites des observations pour les facteurs limitants visibles comme les maladies (nous avons obtenu une corrélation de 0.9 pour la rouille brune). Cette méthode permet donc d'évaluer aussi la tolérance des génotypes aux facteurs limitants dont I'effet n'est pas facilement observable (stress hydrique, carences en azote...). En réponse aux besoins exprimés par les acteurs, et pour prendre en compte la diversité des usages de I'expérimentation variétale, nous discutons de la façon de simplifier et d'améliorer la méthode pour analyser les résultats d'essais, et nous évoquons les ajustements des pratiques actuelles d'évaluation qui pourraient être liées à I'adoption de cet outil.