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Vers l'élimination des dessins d'ingénierie des processus de modification d'ingénierie en aéronautique

Quintana, Virgilio (2011). Vers l'élimination des dessins d'ingénierie des processus de modification d'ingénierie en aéronautique. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La définition du produit est aujourd’hui composée et véhiculée par des modèles 3D et des dessins 2D tout au long du cycle de vie du produit. Grâce aux progrès portant sur la définition de la maquette numérique, les entreprises, notamment celles des secteurs automobile et aéronautique, s’intéressent à l’approche Model-based Definition (MBD) qui promet de réduire les temps de mise en marché et d’améliorer la qualité des produits. Sa finalité est d’accélérer et améliorer les processus de conception, de fabrication et d’inspection en intégrant les annotations, traditionnellement portées par les dessins d’ingénierie, directement dans le modèle 3D, provoquant ainsi une diminution significative de la production de dessins.

Malgré l’existence de standards internationaux et d’outils CAO spécifiques pour supporter le concept MBD, son implémentation n’a pas été encore entièrement adoptée tout au long du cycle de vie du produit. Les dessins d’ingénierie traditionnels assument encore différentes fonctions perçues comme essentielles telles que la capture et la distribution des données non géométriques (tolérances, notes, etc.), le stockage à long terme de la définition des produits, de même que dans la gestion des modifications d’ingénierie. Particulièrement, le processus de gestion des modifications (PGM) d’ingénierie implique l’étude, l’annotation, la révision, la validation et la libération des dessins d’ingénierie. L’exploration des alternatives de réingénierie du PGM en absence de dessins devient alors une démarche nécessaire vers l’adoption de l’approche MBD.

L’objectif de ce projet de recherche est donc de proposer une solution permettant l’exécution du PGM dans un environnement sans dessins et de quantifier les gains potentiels. Deux entreprises canadiennes du secteur aéronautique sont impliquées dans ce projet de recherche.

Dans un premier temps, les obstacles qui doivent être surmontés pour permettre l’adoption de l’initiative MBD sont identifiés. Nos observations sont le résultat de quarante-et-une entrevues effectuées dans les départements d’ingénierie, gestion de la configuration, navigabilité, certification, fabrication, inspection et gestion des connaissances chez les partenaires industriels. Les résultats des entrevues indiquent qu’il est nécessaire de définir clairement la façon dont la définition du produit va être véhiculée en absence des dessins tout en supportant les besoins spécifiques provenant de chacun des clients de la définition du produit.

Par la suite, une solution permettant l’exécution du PGM dans un contexte MBD est développée et évaluée en se basant sur les caractéristiques et spécifications du PGM chez les partenaires industriels. La solution consiste à définir un ensemble des données qui est composée du modèle 3D annoté (généré par le système CAO) et du fichier de distribution (généré et exploité par l’application de visualisation) sous format allégé. L’exercice de réingénierie du PGM est réalisé en fonction de la solution proposée.

Finalement, les gains issus de la solution proposée sont évalués et quantifiés. Une approche par simulation à événements discrets est adoptée en considérant des données empiriques et expérimentales provenant de l’un des partenaires industriels. Des réductions d’environ 11% du temps et du coût moyen d’exécution du processus sont obtenues.

Titre traduit

Towards the elimination of engineering drawings from the engineering change management process in the aerospace industry

Résumé traduit

For many years, 3D models and 2D drawings have been the main basic elements that together form and carry a product’s definition throughout its lifecycle. With the advent of the Digital Product Definition trend, the Aerospace and Automotive industries have been very interested in adopting a Model-based Definition (MBD) approach that promises reduced time-to-market and improved product quality. Its main purpose is to improve and accelerate the design, manufacturing and inspection processes by integrating drawing annotations directly onto a 3D model, thereby minimizing the need to generate engineering drawings.

Even though CAD tools and international standards support the MBD concept, its implementation throughout the whole product lifecycle has not yet been fully adopted; traditional engineering drawings still play an essential part in the capture and distribution of non-geometric data (tolerances, notes, etc.), in the long-term storage of product definitions, as well as in the management of engineering changes. This is especially so within the Engineering Change Management (ECM) process, which involves the study, review, annotation, validation, approval and release of engineering drawings. The exploration of alternatives to reengineer the ECM process in the absence of drawings is therefore a necessary step before the MBD approach can be broadly accepted.

The objective of this research project was to propose a solution to conduct the ECM process in a drawing-less environment and to quantify its potential gains. Two Canadian aerospace companies participated in this project.

First, the main barriers to be overcome in order to fully implement the MBD initiative were identified. Our observations were based on forty-one interviews conducted within the Engineering, Drafting, Configuration Management, Airworthiness, Certification, Manufacturing, Inspection and Knowledge Management departments from the two participating companies. The results indicated that there is a need to define how the Product Definition will be carried in this drawing-less environment while supporting all of the downstream users’ specific requirements.

Next, a solution to conduct an MBD-driven Engineering Change Management Process (ECM) was developed and evaluated based on the process requirements from both companies. The solution consists of the definition of a dataset composed of the MBD model (generated by the CAD system) and a lightweight distribution file (generated and exploited by the visualization application). The ECM process was then re-engineered to support its execution when working with MBD datasets.

Finally, the gains from administering the MBD-driven ECM process were determined using empirical and experimental data within a discrete-event simulation approach. Based on a case study conducted in a Canadian aerospace company, our results show that a reduction of about 11% can be achieved in both the average overall processing time and in the average cost.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention d'un doctorat en génie" Bibliogr. : f. [259]-265.
Mots-clés libres: Ingénierie Méthodes graphiques. Dessin industriel. Annotations. Méthodes de simulation. Aéronautique Productivité Canada. Élimination, Gestion, Maquette, Modification, Numérique, Processus
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Rivest, Louis
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Pellerin, Robert
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 20 mai 2011 20:39
Dernière modification: 28 févr. 2017 02:10
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/885

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