FR3102281A1 - Procédé et système d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque - Google Patents
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Abstract
Procédé et Système d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque. Le système (1) comporte un module de sélection (7) qui sélectionne, à partir d’un ensemble de données du matériau de l’ensemble de pièces et d’un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, des critères de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque, un module d’optimisation (8) de l’agencement de l’ensemble de pièces sur une plaque en fonction des critères de regroupement de pièce, de critères de découpe et de critères d’optimisation et un module de transmission (9) générant et transmettant, à un système utilisateur (12), des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces, le système (1) permettant de prendre en compte des paramètres liés aux dimensions de la plaque pour optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces. Figure pour l'abrégé : Fig.1
Description
La présente invention concerne un procédé et un système d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef, les pièces étant destinées à être découpées dans une plaque.
On sait que certaines pièces qui forment individuellement ou collectivement des parties d’un aéronef sont produites à partir de grandes plaques de métal. Plus particulièrement, ces pièces sont découpées dans la plaque selon un ensemble de règles strictes afin de respecter des normes de sécurité.
De manière générale, les pièces sont agencées virtuellement sur la plaque. Puis celle-ci est découpée selon un motif représentant l’agencement des pièces. On entend par « agencement » le positionnement de représentations graphiques des pièces sur une image de la plaque. L’agencement des pièces est réalisé de sorte à minimiser les « déchets » de la plaque, tels que les chutes et les copeaux. En effet, les plaques sont onéreuses et les déchets issus d’une découpe peuvent ne pas être utilisés ultérieurement, ce qui représente un coût financier qui peut être important.
La quantité de déchets est directement liée à la manière dont les pièces sont agencées sur la plaque. Il est donc primordial d’agencer un maximum de pièces sur une même plaque en minimisant l’espace entre elles, tout en respectant les contraintes de fabrication industrielle.
Usuellement, l’agencement des pièces sur la plaque en vue de leur découpe est réalisé en fonction de nombreux paramètres dont la taille et la forme des pièces. Par ailleurs, l’agencement des pièces est très souvent réalisé dans une plaque dont les dimensions, telle que l’épaisseur, sont fixes.
Toutefois, de telles solutions se basent principalement sur les caractéristiques des pièces à agencer et ne prennent pas en compte les dimensions de la plaque pour optimiser l’agencement des éléments. De telles solutions ne permettent donc pas de minimiser complètement la quantité de matière utilisée et le poids des chutes de la plaque issues de la découpe des pièces dans la plaque.
De telles solutions usuelles ne sont donc pas complètement satisfaisantes.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un procédé d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque.
Selon l’invention, ledit procédé comprend la succession d’étapes suivantes :
- une étape de sélection, mise en œuvre par un module de sélection, consistant à sélectionner au moins un critère de regroupement de pièce à partir d’au moins un ensemble de données de matériau associées à un matériau de l’ensemble de pièces et d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, ledit au moins un critère de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque ;
- une étape d’optimisation, mise en œuvre par un module d’optimisation, consistant à optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque en fonction dudit au moins un critère de regroupement de pièce, de critères de découpe et de critères d’optimisation ; et
- une étape de transmission, mise en œuvre par un module de transmission, consistant à générer et transmettre à un système utilisateur des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque.
- une étape de sélection, mise en œuvre par un module de sélection, consistant à sélectionner au moins un critère de regroupement de pièce à partir d’au moins un ensemble de données de matériau associées à un matériau de l’ensemble de pièces et d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, ledit au moins un critère de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque ;
- une étape d’optimisation, mise en œuvre par un module d’optimisation, consistant à optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque en fonction dudit au moins un critère de regroupement de pièce, de critères de découpe et de critères d’optimisation ; et
- une étape de transmission, mise en œuvre par un module de transmission, consistant à générer et transmettre à un système utilisateur des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque.
Ainsi, grâce à l’invention, l’agencement de l’ensemble de pièces est optimisé par rapport à un paramètre supplémentaire correspondant à l’épaisseur de la plaque. La prise en compte de ce paramètre supplémentaire permet de minimiser la quantité de chutes de la plaque suite à la découpe ou le coût de production des pièces.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de détermination, mise en œuvre par un module de détermination antérieurement à l’étape de sélection, ladite étape de détermination consistant à déterminer une valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque, ladite étape de détermination comprenant les sous-étapes suivantes :
- une sous-étape d’acquisition, mise en œuvre par un sous-module d’acquisition, consistant à acquérir un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque ; et
- une sous-étape de calcul, mise en œuvre par un sous-module de calcul, consistant à calculer la valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des critères de tolérance et dudit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces.
- une sous-étape d’acquisition, mise en œuvre par un sous-module d’acquisition, consistant à acquérir un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque ; et
- une sous-étape de calcul, mise en œuvre par un sous-module de calcul, consistant à calculer la valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des critères de tolérance et dudit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces.
Par ailleurs, de préférence, le procédé comprend une première étape de génération, mise en œuvre par un premier module de génération antérieurement à l’étape de détermination, ladite première étape de génération consistant à générer ledit au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces à partir d’informations d’une base de données structurelles.
En outre, de manière avantageuse, le procédé comprend une seconde étape de génération, mise en œuvre par un second module de génération antérieurement à l’étape de détermination, ladite seconde étape de génération, consistant à générer ledit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces en fonction d’un ensemble d’informations de la base de données de nomenclature de pièces.
Dans un premier mode de réalisation, l’étape d’optimisation consiste à optimiser l’agencement d’un ensemble de pièces comportant uniquement des pièces identiques.
Dans un second mode de réalisation, l’étape d’optimisation consiste à optimiser l’agencement d’un premier ensemble de pièces puis d’au moins un deuxième ensemble de pièces, chacun desdits ensembles de pièces étant différents et comportant uniquement des pièces identiques.
Avantageusement, un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces comprend des informations de fibrage de chacune des pièces de l’ensemble de pièces.
La présente invention concerne également un système d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque.
Selon l'invention, ledit système comporte :
- un module de sélection configuré pour sélectionner au moins un critère de regroupement de pièce à partir d’au moins un ensemble de données de matériau associées à un matériau de l’ensemble de pièces et d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, ledit au moins un critère de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque ;
- un module d’optimisation configuré pour optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque en fonction dudit au moins un critère de regroupement de pièce, de critères de de découpe et de critères d’optimisation ; et
- un module de transmission configuré pour générer et transmettre à un système utilisateur des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque.
- un module de sélection configuré pour sélectionner au moins un critère de regroupement de pièce à partir d’au moins un ensemble de données de matériau associées à un matériau de l’ensemble de pièces et d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, ledit au moins un critère de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque ;
- un module d’optimisation configuré pour optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque en fonction dudit au moins un critère de regroupement de pièce, de critères de de découpe et de critères d’optimisation ; et
- un module de transmission configuré pour générer et transmettre à un système utilisateur des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque.
Avantageusement, le système comporte un module de détermination configuré pour déterminer une valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque, ledit module de détermination comportant :
- un sous-module d’acquisition configuré pour acquérir un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque ; et
- un sous-module de calcul configuré pour calculer la valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des critères de tolérance et dudit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces.
- un sous-module d’acquisition configuré pour acquérir un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque ; et
- un sous-module de calcul configuré pour calculer la valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des critères de tolérance et dudit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces.
Par ailleurs, de manière avantageuse, le système comporte un premier module de génération configuré pour générer ledit au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces à partir d’informations d’une base de données structurelles et d’informations d’une base de données de nomenclature de pièces.
En outre, préférentiellement, le système comporte un second module de génération configuré pour générer ledit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces en fonction d’un ensemble d’informations de la base de données de nomenclature de pièces.
Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
Le système 1 permettant d’illustrer l’invention, et représenté de façon schématique sur la figure 1, est un système d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « pièce » la représentation virtuelle d’un élément monobloc, de préférence métallique, qui doit être produit en grande quantité et qui est seul assemblé à d’autres éléments pour former une partie d’un aéronef.
Par ailleurs, dans le cadre de l’invention, on entend par « agencement » le positionnement virtuel de plusieurs pièces sur une plaque. Il s’agit de définir un arrangement optimal des pièces sur la plaque en utilisant notamment leurs représentations graphiques, avant de découper réellement la plaque selon un motif correspondant à l’agencement. La découpe de la plaque selon ce motif produit les éléments qui sont, par la suite, usinés avant d’être utilisés individuellement ou en combinaison avec d’autres éléments pour former des parties d’aéronef.
Par ailleurs, la découpe des éléments agencés dans la plaque génère des « déchets », tels que les chutes de matériaux et les copeaux. On entend par « chutes » de matériaux, l’ensemble des parties de la plaque entre les éléments correspondant à une pièce agencée.
L’optimisation de l’agencement réalisé par le système 1 permet de réduire l’espace entre les pièces afin de minimiser la taille des chutes de matériau tout en respectant des contraintes de fabrication industrielle.
Dans un premier mode de réalisation, l’ensemble de pièces à agencer sur la plaque comprend uniquement des pièces qui sont identiques. Dans ce premier mode de réalisation, le système 1 optimise l’agencement de pièces ayant la même forme et les mêmes caractéristiques.
Dans un second mode de réalisation, le système 1 optimise l’agencement d’un premier ensemble de pièces dans la plaque puis d’au moins un deuxième ensemble de pièces dans les chutes de la plaque. Dans ce second mode de réalisation, le premier ensemble de pièces est différent du au moins un deuxième ensemble de pièces.
Dans un mode de réalisation préféré, l’ensemble de pièces est destiné à être prédécoupé dans la plaque dans laquelle il est agencé de manière optimisé avant d’être usiné ou à être usiné directement dans la plaque. La découpe des éléments correspondant à l’ensemble de pièces est réalisé selon un scénario précis, Il s’agit, en particulier :
- d’un scénario de découpe par sciage ;
- d’un scénario de découpe par jet d’eau ; et
- d’un scénario de découpe par fraisage,
en cas de prédécoupe puis d’usinage de l’ensemble de pièces dans la plaque.
- d’un scénario de découpe par sciage ;
- d’un scénario de découpe par jet d’eau ; et
- d’un scénario de découpe par fraisage,
en cas de prédécoupe puis d’usinage de l’ensemble de pièces dans la plaque.
Lorsque chaque pièce est usinée directement dans la plaque, sans découpe préalable, il s’agit d’un scénario dit « panoplie ».
Dans la suite de cette description, on entend par « scénario de découpe », l’un des scénarios cités précédemment.
Comme représenté sur la figure 1, le système 1 comporte un module de génération GEN1 2 (« generation unit » en anglais) d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces (ci-après « données géométriques »). Lorsque toutes les pièces à agencer sont identiques, le module de génération 2 génère un seul ensemble de données géométriques. Lorsque l’ensemble de pièces à agencer comprend des pièces différentes, le module de génération 2 génère un ensemble de données géométriques par pièce différente.
Dans un mode de réalisation préféré, ce module de génération 2 génère un ou des ensembles de données géométriques à partir d’informations comprises dans une base de données structurelles 10. Les informations comprises dans la base de données structurelles 10 sont associées à des représentations graphiques tridimensionnelles de chaque pièce. Ces informations représentent, également, les valeurs exactes de longueur, de largeur et d’épaisseur et la présence de trous et/ou d’aspérités à la surface d’une pièce.
Le module de génération 2 génère des données comprenant des informations de fibrage de la pièce à laquelle les données géométriques sont associées. Par ailleurs, ces informations comprennent également des représentations bidimensionnelles de chaque pièce. Une représentation bidimensionnelle est calculée à partir d’une représentation tridimensionnelle projetée dans un plan. Lorsque le sens de fibrage est imposé, la projection se fait selon la direction du fibrage de la pièce. Le module de génération 2 génère, de plus, les dimensions exactes de la pièce à partir du calcul du plus petit volume enveloppant la représentation tridimensionnelle d’une pièce.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « informations de fibrage » des données relatives à l’ensemble de fibres composant une pièce.
Par ailleurs, comme représenté sur la figure 1, le système 1 comporte également un module de génération GEN2 3 d’au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces (ci-après « données de matériau »). Un ensemble de données de matériau est représentatif d’une pièce distincte. Il est généré à partir des informations comprises dans une base de données de nomenclature de pièces 11.
Les informations comprises dans la base de données de nomenclature (« Engineering Bill Of Materials » ou EBOM en anglais) de pièces 11 représentent, notamment, un modèle d’aéronef AC, une classe fonctionnelle, . Une classe fonctionnelle représente une information de la pièce, par exemple une valeur ou un poids, qui dépend du fibrage, de l’importance de la pièce dans l’aéronef AC en termes de sécurité. Plus la valeur ou le poids de la classe fonctionnelle d’une pièce est élevée, moins cette pièce est importante dans l’aéronef. Dans le mode de réalisation où des éléments sont agencés dans les chutes de la plaque, ces éléments correspondent à des pièces dont la valeur de la classe fonctionnelle est supérieure ou égale à la valeur de la classe fonctionnelle du premier ensemble de pièce.
Les informations comprises dans la base de données de nomenclature de pièces 11 représentent également une norme de matériau relative à un type de matériau. Une norme de matériau dépend de l’épaisseur et du comportement du matériau dans lequel l’élément correspondant à la pièce est réalisé. À titre d’exemple, les éléments sont réalisés dans un matériau tel que le titane, l’aluminium et un alliage d’aluminium et de lithium.
Dans un mode de réalisation préféré, le système 1 comporte un module de détermination DET 4 (« determination unit » en anglais) qui est configuré pour déterminer une épaisseur optimisée de la plaque dans laquelle sont agencées les pièces. L’épaisseur optimisée de la plaque est adaptée aux pièces à agencer.
Comme représenté sur la figure 1, le module de détermination 4 comprend un sous-module d’acquisition ACQ 5 (« acquisition unit » en anglais) qui acquiert un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque. Un critère de tolérance peut être la tranche de caractéristique mécanique qui représente l’enfoncement plus ou moins important de chaque pièce dans l’épaisseur de la plaque. Un deuxième critère de tolérance peut être la zone morte de la plaque qui représente l’épaisseur de la plaque qui ne peut pas être contrôlée par des moyens de contrôles à ultrasons et qui doit être supprimée lors de la découpe de pièces de classe fonctionnelle 1. À titre d’exemple, ce ou ces critères de tolérance comprennent des valeurs seuil prédéterminées d’épaisseur minimale de la plaque, ainsi que des valeurs seuil prédéterminées de tolérance de planéité de la plaque.
Le module de détermination 4 comporte également un sous-module de calcul PROC 6 (« processing unit » en anglais) qui calcule l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des ensembles de données de matériau générés par le module de génération 3 et des critères de tolérance acquis par le sous-module d’acquisition 5. L’ensemble des données de matériau associées à cette pièce représentent les dimensions de la pièce, la norme du matériau, la classe fonctionnelle, le modèle de l’aéronef, et la longueur et la largeur standards de la plaque. Le sous-module de calcul 6 calcule et détermine une nouvelle valeur de l’épaisseur de la plaque qui est optimisée en fonction des dimensions de chaque pièce. À titre d’exemple, l’épaisseur optimisée de la plaque peut être égale à douze millimètres.
Dans le mode de réalisation où des éléments agencés dans les chutes de la plaque sont pris en compte, ces éléments sont sélectionnés de sorte que leur épaisseur soit inférieure à l’épaisseur des éléments principaux.
Par ailleurs, lorsque le scénario de découpe concerne le scénario panoplie, le module de calcul 6 calcule une valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque à partir des dimensions standards de la plaque.
Par ailleurs, comme représenté sur la figure 1, le système 1 comporte un module de sélection SEL 6 (« selection unit » en anglais). Ce module de sélection 6 est configuré pour sélectionner des critères de regroupement de pièce à partir de la valeur d’épaisseur optimisée de la plaque calculée par le module de calcul 4, du ou des ensembles de données de matériau fournis par le module de génération 3 et du ou des ensembles de données géométriques fournis par le module de génération 2.
Les critères de regroupement de pièce comprennent, au moins, la valeur d’épaisseur optimisée de la plaque.
Par ailleurs, les critères de regroupement de pièce comprennent également :
- une valeur d’écart minimal entre les pièces. Cette valeur d’écart minimal dépend des scénarios de découpe des éléments correspondant aux pièces sur la plaque, de la valeur d’épaisseur optimisée de la plaque et des données de matériau fournies par le module de sélection 3. La valeur de l’écart minimal entre les pièces peut être égale à 9 millimètres pour un scénario de découpe par sciage. Elle peut être comprise entre 9 millimètres et 18 millimètres pour un scénario par jet d’eau, compris entre 11,5 millimètres et 40 millimètres pour un scénario par fraisage et compris entre 17,5 millimètres et 46 millimètres pour un scénario panoplie ;
- un nombre maximal de pièces par plaque. Ce nombre maximal de pièces par plaque dépend du scénario de découpe ainsi que de l’agencement d’un seul type de pièce ou d’au moins deux types de pièces différents. Dans le cas où un seul type de pièce est agencé, À titre d’exemple, le nombre maximal de pièces par plaque est égal à 10 pour des scénarios de découpe par jet d’eau, par fraisage ou panoplie. Lorsque le scénario de découpe implique un sciage de la plaque, le nombre maximal de pièces par plaque peut être égal à 2 ;
- des symétries et des rotations autorisées de chacune des pièces sur la plaque en fonction de certaines données de matériau et de certaines données géométriques telles que le fibrage ; et
- une valeur de la distance minimale entre chacune des pièces et les bords de la plaque. À titre d’exemple, la valeur de la distance minimale entre chacune des pièces et les bords de la plaque est environ égale à 3 millimètres.
- une valeur d’écart minimal entre les pièces. Cette valeur d’écart minimal dépend des scénarios de découpe des éléments correspondant aux pièces sur la plaque, de la valeur d’épaisseur optimisée de la plaque et des données de matériau fournies par le module de sélection 3. La valeur de l’écart minimal entre les pièces peut être égale à 9 millimètres pour un scénario de découpe par sciage. Elle peut être comprise entre 9 millimètres et 18 millimètres pour un scénario par jet d’eau, compris entre 11,5 millimètres et 40 millimètres pour un scénario par fraisage et compris entre 17,5 millimètres et 46 millimètres pour un scénario panoplie ;
- un nombre maximal de pièces par plaque. Ce nombre maximal de pièces par plaque dépend du scénario de découpe ainsi que de l’agencement d’un seul type de pièce ou d’au moins deux types de pièces différents. Dans le cas où un seul type de pièce est agencé, À titre d’exemple, le nombre maximal de pièces par plaque est égal à 10 pour des scénarios de découpe par jet d’eau, par fraisage ou panoplie. Lorsque le scénario de découpe implique un sciage de la plaque, le nombre maximal de pièces par plaque peut être égal à 2 ;
- des symétries et des rotations autorisées de chacune des pièces sur la plaque en fonction de certaines données de matériau et de certaines données géométriques telles que le fibrage ; et
- une valeur de la distance minimale entre chacune des pièces et les bords de la plaque. À titre d’exemple, la valeur de la distance minimale entre chacune des pièces et les bords de la plaque est environ égale à 3 millimètres.
Dans un mode de réalisation préféré, les critères de regroupement de pièce comprennent, de plus, des valeurs maximales de longueur et de largeur de la plaque en fonction du matériau et du scénario de découpe.
À titre d’exemple, les valeurs maximales de longueur et de largeur d’une plaque sont respectivement, 10 mètres et 2 mètres dans le cas d’un scénario par jet d’eau. Dans le cas d’un scénario panoplie, les valeurs maximales de longueur et de largeur peuvent être égales à 0,71 mètres chacune.
Par ailleurs, le système 1 comporte, comme représenté sur la figure 1, un module d’optimisation OPT 8 (« optimization unit » en anglais). Ce module d’optimisation 8 réalise une optimisation de l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque, à partir des critères de regroupement de pièce sélectionnés par le module de sélection 7. L’optimisation de l’agencement par le module d’optimisation 8 dépend de critères de découpe de la plaque sur une table de découpe et de critères d’optimisation.
Les critères de découpe sont représentatifs de la nécessité de maintenir de façon stable la plaque lors de la découpe afin d’éviter toutes vibrations. Les critères de découpe sont associés à des valeurs de distance minimale entre les pièces à agencer sur la plaque et dépendent de techniques de fixation de la plaque sur une table de découpe. Les techniques de fixation diffèrent en fonction du scénario de découpe envisagé.
Les techniques de fixation comprennent une fixation de la plaque sur la table par une ou des vis. Ce type de fixation est utilisé dans des scénarios de découpe telles que la découpe par sciage, par jet d’eau et par fraisage. La valeur de distance minimale dépend du diamètre des vis qui est, par exemple, de l’ordre de 24 millimètres pour une plaque en aluminium et de 23 millimètres pour une plaque en titane.
Par ailleurs, les techniques de fixation comprennent également une fixation de la plaque sur la table par un ou des étaux et est utilisée lors d’un découpage des éléments associées aux pièces par un scénario de découpe par sciage, par jet d’eau et par fraisage. La valeur de distance minimale dépend des longueurs, largeurs et épaisseurs de plaque.
En outre, les techniques de fixation comprennent, de plus, une fixation par une ou des vis et un ou des rails de fixation en cas de scénario panoplie. La valeur de distance minimale dépend du diamètre des vis et de la largeur des rails.
À titre d’exemple :
- pour une plaque en titane, le diamètre des vis est compris entre 23 millimètres et 28 millimètres et la largeur des rails est d’environ 6 millimètres ; et
- pour une plaque en aluminium, le diamètre des vis est compris entre 24 millimètres et 29 millimètres et la largeur des rails est d’environ 12 millimètres.
- pour une plaque en titane, le diamètre des vis est compris entre 23 millimètres et 28 millimètres et la largeur des rails est d’environ 6 millimètres ; et
- pour une plaque en aluminium, le diamètre des vis est compris entre 24 millimètres et 29 millimètres et la largeur des rails est d’environ 12 millimètres.
L’optimisation de l’agencement par le module d’optimisation 8 est également réalisée pour chaque critère d’optimisation et détermine, à l’issue de l’optimisation, quel critère d’optimisation permet d’optimiser l’agencement.
Les critères d’optimisation sont associés soit à une minimisation des coûts de regroupement des pièces, soit à une minimisation de la quantité des chutes de matériaux générées par la découpe des éléments correspondant à l’ensemble de pièces agencé dans la plaque.
Le critère d’optimisation des coûts dépend des dimensions de la plaque, de la densité du matériau et du nombre total de pièces qui sont agencées dans la plaque.
Par ailleurs, l’optimisation de l’agencement est réalisée par une méthode de polygone de non-recouvrement (« No-fit polygon » en anglais) et de polygone d’appartenance (« Inner-fit polygon » en anglais).
Dans un mode de réalisation préféré, le système 1 comporte un module de transmission TRANS 9 (« transmission unit » en anglais). Ce module de transmission 9 est configuré pour générer et pour transmettre des données d’optimisation représentatives de l’optimisation réalisée par le module d’optimisation 8. Les données d’optimisation comportent, au moins, le scénario de découpe permettant l’optimisation, une représentation graphique de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque, le nombre de pièces agencées. Dans un mode de réalisation préféré, le module de transmission 9 transmet les données d’optimisation à un système utilisateur 12. Ce système utilisateur 12 peut être une unité de stockage, une unité de traitement de données... Il peut également comprendre un écran d’affichage permettant à un opérateur de visualiser la représentation graphique de l’agencement optimisé des pièces pour une confirmation ou pas de la découpe de la plaque.
Le système 1, tel que décrit ci-dessus, met en œuvre un procédé d’optimisation d’agencement de pièces métalliques sur une plaque, représenté sur la figure 2. Le procédé comprend une succession d’étapes qui sont générées par le système 1.
Lors d’une étape de génération E1A, le module de génération 2 génère un ensemble de données géométriques par pièce distincte. Les données géométriques sont générées à partir d’informations comprises dans la base de données structurelles 10, par exemple des informations de fibrage et des représentations graphiques bidimensionnelles ou tridimensionnelles des pièces.
Comme représenté sur la figure 2, au cours d’une étape de génération E1B qui est réalisée simultanément à l’étape de génération E1A, le module de génération 3 génère un ensemble de données de matériau par pièce distincte à partir d’informations comprises dans la base de données de nomenclature de pièces 11.
En variante, l’étape de génération E1A et l’étape de génération E1B sont réalisées successivement.
Par ailleurs, une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque est ensuite déterminée par le module de détermination 4 pendant une étape de détermination E2. Dans un mode de réalisation préféré, l’étape de détermination E2 comprend une sous-étape d’acquisition E2A et une sous-étape de calcul E2B.
Comme représenté sur la figure 2, lors de la sous-étape d’acquisition E2A, le sous-module d’acquisition 5 acquiert des critères de tolérance relatifs à la plaque. Ces critères de tolérance sont ensuite utilisés, au cours de la sous-étape de calcul E2B, par le sous-module de calcul 6. En fonction des valeurs seuil de tolérance de planéité et des valeurs minimales de la plaque notamment, le sous-module de calcul 6 calcule une valeur de la plaque qui est optimisée par rapport aux dimensions des pièces, par exemple.
Puis, lors d’une étape de sélection E3, le module de sélection 7 sélectionne des critères de regroupement de pièce. Ces critères de regroupement de pièce déterminent les conditions d’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque. Un des critères de regroupement de pièce est la valeur d’épaisseur optimisée de la plaque qui a été déterminée par le module de détermination 4 au cours de l’étape de détermination E2. Dans un mode de réalisation particulier, un autre critère de regroupement de pièce concerne le fibrage de chaque pièce distincte à agencer dans la plaque. Le fibrage est une information comprise dans l’ensemble de données géométriques généré par le module de génération 2 lors de l’étape de génération E1B. Ce critère de regroupement de pièce implique qu’une pièce doit être agencée sur la plaque de sorte que son fibrage correspond au fibrage de la plaque de métal afin de garantir la production de pièces solides.
Le module d’optimisation 8 réalise, au cours d’une étape d’optimisation E4, l’agencement optimisé de l’ensemble de pièces sur la plaque à partir des critères de regroupement de pièce sélectionnés par le module de sélection 7 lors de l’étape de sélection E3. L’optimisation est réalisée par la méthode des polygones de non-recouvrement et d’appartenance en fonction des critères de découpe associant des techniques de fixation à chacun des scénarios de découpe, pour chaque critère d’optimisation.
L’optimisation consiste à placer une première pièce dans un coin supérieur gauche de la plaque puis à ajouter une seconde pièce en testant toutes les rotations possibles de cette seconde pièce qui minimise l’espace pris par les deux pièces sur la plaque. Cet espace pris par les deux pièces correspond à un motif dual.
Il est ensuite possible de reproduire le motif dual sur toute la plaque jusqu’à ce que le nombre maximal de pièces par plaque soit atteint ou que la plaque ne comprenne plus d’espace libre pour agencer un nouveau motif dual. De manière parallèle, une troisième pièce est ajoutée sur la plaque et toutes les rotations de cette troisième pièce sont testées afin qu’elle minimise l’espace de la plaque. Cette étape est répétée jusqu’à ce que le nombre maximal de pièce par plaque soit atteint ou que la plaque ne comprenne plus d’espace libre pour l’ajout d’une nouvelle pièce. Pour chaque agencement, pièce par pièce ou par répétition du motif dual, le degré d’optimisation est évalué au regard de chacun des critères d’optimisation.
Une telle optimisation de l’agencement génère quand même des chutes de matériaux, c’est-à-dire des espaces de la plaque qui ne sont à priori pas utilisés pour fabriquer des pièces du premier ensemble de pièces.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape d’optimisation E4 cherche également à optimiser l’agencement d’un deuxième ensemble de pièces dans les chutes de la plaque. Ces pièces sont d’épaisseur et de classes fonctionnelle inférieures ou égale à celle des pièces du premier ensemble de pièces. Enfin, au cours d’une étape de transmission E5, le module de transmission 9 génère les données d’optimisation qui résultent de l’optimisation réalisée à l’étape d’optimisation E4. Le module de transmission 9 transmet ces données d’optimisation à un système utilisateur 12. À titre d’exemple, ce système utilisateur 12 peut être une unité de stockage des données d’optimisation. Dans une variante, le système utilisateur 12 comprend une interface de type écran permettant à un opérateur de visualiser une représentation graphique de l’agencement de l’ensemble de données.
Le système 1, tel que décrit ci-dessus, présente les avantages suivants :
- il permet de prendre en compte des informations relatives au fibrage des pièces dans l’optimisation de l’agencement ;
- il permet de prendre en compte toutes les dimensions de la plaque dans l’optimisation de l’agencement ; et
- il permet de définir quels paramètres sont minimisés par l’optimisation de l’agencement.
- il permet de prendre en compte des informations relatives au fibrage des pièces dans l’optimisation de l’agencement ;
- il permet de prendre en compte toutes les dimensions de la plaque dans l’optimisation de l’agencement ; et
- il permet de définir quels paramètres sont minimisés par l’optimisation de l’agencement.
Claims (11)
- Procédé d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque,
caractérisé en ce que ledit procédé comprend la succession d’étapes suivantes :
- une étape de sélection (E3), mise en œuvre par un module de sélection (7), consistant à sélectionner au moins un critère de regroupement de pièce à partir d’au moins un ensemble de données de matériau associées à un matériau de l’ensemble de pièces et d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, ledit au moins un critère de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque ;
- une étape d’optimisation (E4), mise en œuvre par un module d’optimisation (8), consistant à optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque en fonction dudit au moins un critère de regroupement de pièce, de critères de découpe et de critères d’optimisation ; et
- une étape de transmission (E5), mise en œuvre par un module de transmission (9), consistant à générer et transmettre à un système utilisateur (12) des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque. - Procédé d’optimisation selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu’il comprend une étape de détermination (E2), mise en œuvre par un module de détermination (4) antérieurement à l’étape de sélection (E3), ladite étape de détermination (E2) consistant à déterminer une valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque, ladite étape de détermination (E2) comprenant les sous-étapes suivantes :
- une sous-étape d’acquisition (E2A), mise en œuvre par un sous-module d’acquisition (5), consistant à acquérir un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque ; et
- une sous-étape de calcul (E2B), mise en œuvre par un sous-module de calcul (6), consistant à calculer la valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des critères de tolérance et dudit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces. - Procédé d’optimisation selon la revendication 2,
caractérisé en ce qu’il comprend une première étape de génération (E1A), mise en œuvre par un premier module de génération (2) antérieurement à l’étape de détermination (E2), ladite première étape de génération (E1A) consistant à générer ledit au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces à partir d’informations d’une base de données structurelles (10). - Procédé d’optimisation selon l’une quelconque des revendications 2 et 3,
caractérisé en ce qu’il comprend une seconde étape de génération (E1B), mise en œuvre par un second module de génération (3) antérieurement à l’étape de détermination (E2), ladite seconde étape de génération (E1B), consistant à générer ledit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces en fonction d’un ensemble d’informations d’une base de données de nomenclature de pièces (11). - Procédé d’optimisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que l’étape d’optimisation (E4) consiste à optimiser l’agencement d’un ensemble de pièces comportant uniquement des pièces identiques. - Procédé d’optimisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que l’étape d’optimisation (E4) consiste à optimiser l’agencement d’un premier ensemble de pièces puis d’au moins un deuxième ensemble de pièces, chacun desdits ensembles de pièces étant différents et comportant uniquement des pièces identiques. - Procédé d’optimisation selon l’une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu’un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces comprend des informations de fibrage de chacune des pièces de l’ensemble de pièces. - Système d’optimisation d’agencement d’un ensemble de pièces d’aéronef sur une plaque,
caractérisé en ce que ledit système comporte :
- un module de sélection (7) configuré pour sélectionner au moins un critère de regroupement de pièce à partir d’au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces et d’au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces, ledit au moins un critère de regroupement de pièce comprenant au moins une valeur d’épaisseur optimisée de la plaque ;
- un module d’optimisation (8) configuré pour optimiser l’agencement de l’ensemble de pièces sur la plaque en fonction dudit au moins un critère de regroupement de pièce, de critères de découpe et de critères d’optimisation ; et
- un module de transmission (9) configuré pour générer et transmettre à un système utilisateur (12) des données d’optimisation représentatives de l’optimisation de l’agencement de l’ensemble des pièces sur la plaque. - Système d’optimisation selon la revendication 8,
caractérisé en ce qu’il comporte un module de détermination (4) configuré pour déterminer une valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque, ledit module de détermination (4) comportant :
- un sous-module d’acquisition (5) configuré pour acquérir un ou des critères de tolérance relatifs à la plaque ; et
- un sous-module de calcul (6) configuré pour calculer la valeur de l’épaisseur optimisée de la plaque en fonction du ou des critères de tolérance et dudit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces. - Système d’optimisation selon la revendication 9,
caractérisé en ce qu’il comporte un premier module de génération (2) configuré pour générer ledit au moins un ensemble de données géométriques associées à l’ensemble de pièces à partir d’informations d’une base de données structurelles (10) - Système d’optimisation selon l’une quelconque des revendications 9 et 10,
caractérisé en ce qu’il comporte un second module de génération (3) configuré pour générer ledit au moins un ensemble de données de matériau associées au matériau de l’ensemble de pièces en fonction d’un ensemble d’informations de la base de données de nomenclature de pièces (11).
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