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Industrie
L’ingénierie des systèmes basée sur des modèles : du concept à la réalisation jusqu’aux futurs projets
L’ingénierie des systèmes basée sur des modèles : du concept à la réalisation jusqu’aux futurs projets
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| Par SIEMENS

L’ingénierie des systèmes basée sur des modèles : du concept à la réalisation jusqu’aux futurs projets

"Les entreprises du secteur de l’aéronautique et de la défense qui mettent en œuvre la continuité numérique du MBSE Siemens accélèrent le développement de leurs produits."

Dale Tutt, vice-président de la division Aerospace and Defense Industry de Siemens Digital Industries Software

Dans la mesure où la complexité des produits et la concurrence s’intensifient dans notre industrie, de nombreux processus et pratiques traditionnels, de la conception initiale jusqu’au support produit en passant par la construction et les tests, ne suffisent plus. Jusqu’à présent, nous avions recours à une approche d’ingénierie qui repose largement sur des processus basés sur des documents. Je suis sûr que beaucoup d’entre vous avez des exemples d’utilisation de ce type d’approche. 

Nous nous trouvons actuellement dans une période d’innovation intense. Face à l’arrivée de nouveaux acteurs sur le marché, les entreprises sont soumises à une pression énorme pour commercialiser plus rapidement des produits sûrs et fiables tout en réduisant le coût des programmes. De nombreuses pratiques qui fonctionnaient il y a 20 ans n’ont tout simplement pas suivi le rythme. L’industrie est actuellement confrontée à la complexité accrue des produits. Elle fait face à une augmentation de l’électrification pour offrir de nouvelles capacités et des solutions plus écologiques, mais également à des relations avec des fournisseurs du monde entier ainsi qu’à une conformité plus stricte en ce qui concerne les organismes de réglementation. Sans oublier qu’avec la complexité et l’intégration croissantes au sein des produits, il y a d’avantage d’interactions à identifier et à gérer entre les milliers de systèmes et de composants. 

Les fabricants revoient toute leur approche du développement de produits, notamment leur approche de l’ingénierie des systèmes. Pour être compétitives, les entreprises ne cherchent plus à infléchir la courbe des coûts, mais bien à la rompre. Alors, comment procéder ?

 

Une nouvelle approche s’avère nécessaire

C’est l’évolution naturelle des choses. Quand je travaillais comme directeur de programme, nous avions recours à l’ingénierie des systèmes dans le processus de conception pour nous assurer que toutes les exigences des clients étaient satisfaites. Cela nous a également aidés à répercuter ces exigences dans la conception des systèmes et des composants, en vérifiant que tout ce que nous avions prévu de faire se trouvait dans l’itération finale. À l’époque, nous avions des équipes qui faisaient un travail très détaillé dans leurs domaines respectifs à l’aide de divers outils disparates. Les allers-retours entre les équipes de conception, de vérification, de production et de support étaient souvent problématiques et mettaient le programme en danger. Face à la situation actuelle, il n’y a aucune chance que ce type d’opération puisse fonctionner aujourd’hui.

Les entreprises qui mettent en œuvre une approche d’ingénierie des systèmes rencontrent des difficultés lorsqu’elles s’appuient sur des systèmes basés sur des documents. Un ensemble d’exigences peut se trouver dans une base de données, alors que la modélisation du système peut se trouver dans des outils Microsoft Visio ou SysML, l’analyse de la sécurité quant à lui peut se trouver dans divers outils, tandis que les données de vérification et de test peuvent se retrouver dans une feuille de calcul Excel. Tout est déconnecté, et les résultats ressemblent à un document. Une grande partie de cette activité se déroule dans des espaces de travail isolés appelés silos. Alors que de nouvelles exigences et de nouveaux modèles de systèmes sont produits pour définir des systèmes plus vastes et plus complexes, les approches centrées sur des documents ne peuvent pas être mises à l’échelle, et il est presque impossible de gérer la traçabilité lorsque vous essayez de traiter des dizaines ou des centaines de milliers d’interactions. 

 

Approche MBSE : la voie à suivre

Les entreprises tournées vers l’avenir qui veulent garder une longueur d’avance s’orientent vers l’ingénierie des systèmes basée sur des modèles (MBSE). Il s’agit d’une approche plus disciplinée, ce qui explique sa popularité. Elle apporte un nouveau niveau d’intégration et d’efficacité aux systèmes et processus multi-domaines complexes que les constructeurs d’avions utilisent aujourd’hui. Lorsqu’une entreprise adopte une approche MBSE, elle est en mesure de collaborer plus facilement dans tous les domaines et tout au long de sa chaîne d’approvisionnement. 

Il est important de noter qu’une telle approche représente bien plus qu’une modélisation fonctionnelle ou logique. Elle est construite comme une continuité numérique (continuité numérique pour le MBSE) qui réunit les activités liées à l’ingénierie, la fabrication, la chaîne d’approvisionnement et la gestion des programmes. Une continuité numérique est composée de solutions numériques qui s’entrelacent et s’interconnectent, créant un écosystème permettant d’exécuter les programmes de la meilleure manière possible.

L’approche MBSE est de plus en plus utilisée par les entreprises qui cherchent à certifier des systèmes plus complexes et hautement intégrés. La Federal Aviation Agency (FAA), l’Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA) et d’autres organismes de réglementation exigent une approche plus organisée de l’ingénierie des systèmes pour les fabricants et leurs partenaires. Le ministère américain de la défense reconnaît également la nécessité du MBSE. Il le considère comme le moyen de communiquer plus efficacement les exigences aux fabricants et de mettre en place un processus de vérification de toutes les exigences. La continuité numérique du MBSE permet aux entreprises d’accélérer leurs processus de développement et de certification des produits, tout en améliorant les communications avec les différents organismes de réglementation. 

 

Réaliser la transformation digitale 

La continuité numérique du MBSE crée un processus d’ingénierie des systèmes basé sur des modèles, qui relie plusieurs domaines au sein de l’entreprise numérique. Outre la continuité numérique du MBSE, il existe d’autres continuités numériques provenant de chaque domaine essentiel, comme le montre l’image 1.


 

Image 1 : La continuité numérique du MBSE est au centre de l’entreprise digitale et détermine la portée technique du programme.
Image 1 : La continuité numérique du MBSE est au centre de l’entreprise digitale et détermine la portée technique du programme. © SIEMENS
Image 1 : La continuité numérique du MBSE est au centre de l’entreprise digitale et détermine la portée technique du programme.

 

Grâce à l’intégration étroite de cette continuité numérique du MBSE, les équipes chargées de ces domaines peuvent tester et repousser les limites, sans compromettre le travail en aval ou les délais. Lorsque les entreprises passent de la modélisation de systèmes à une approche par la continuité numérique, elles bénéficient d’un écosystème ouvert qui permet l’utilisation de n’importe quel outil de modélisation. Elles peuvent aussi se connecter à l’ensemble du cycle de vie des données et des informations nécessaires pour certifier, distribuer et assurer la maintenance de nouveaux produits. 

Voici quelques exemples de ces domaines connectés numériquement :

  • Gestion du programme : gère les interactions de données tout au long de la chaîne de valeur en fournissant des informations qui peuvent aider à identifier les risques et les opportunités.
  • Conception et ingénierie produit : rassemble les diverses disciplines avec un ensemble intégré de solutions CAO/FAO/IAO. Permet de réaliser les différentes itérations de conception en quelques semaines ou mois, contre plusieurs années auparavant.
  • Gestion de la vérification : utilise les capacités sous-jacentes, notamment la vérification, la validation et facilite la certification réglementaire. Tous les attributs de conception, d’analyse, de tests virtuels et physiques sont synchronisés entre eux.
  • Gestion des fournisseurs - Gère les interactions de données tout au long de la chaîne de valeur, en utilisant un processus basé sur des modèles pour améliorer la collaboration. Les utilisateurs coordonnent, gèrent et sécurisent les informations à tous les stades du cycle de vie des produits, en protégeant les droits de toutes les personnes concernées.
  • Fabrication intelligente : permet aux entreprises d’évoluer vers une usine entièrement intégrée, passant facilement de la conception technique à la planification de la fabrication. Les entreprises peuvent optimiser l’agencement d’une usine, évaluer de nouveaux processus et appliquer l’automatisation, le tout avant de procéder aux aménagements. Les équipes peuvent « visualiser » avant de « réaliser », ce qui se traduit par la diminution des coûts, des gains de temps et des économies de production.
  • Support produit : offre aux OEMs et à leurs clients un moyen de comprendre le coût total de possession, c’est-à-dire les informations nécessaires pour maintenir un produit fini en service et en parfait état de fonctionnement.

Une continuité numérique du MBSE complète permet aux entreprises d’orchestrer leur programme technique et de gérer l’ensemble des facteurs techniques tout au long du cycle de vie du produit. C’est important, car de nombreux produits actuels mettent plusieurs années à être développés et les fabricants doivent établir un certain niveau de continuité. 

De la conception à l’entretien, vous voulez que toutes les données pertinentes soient facilement accessibles. C’est ce que j’entends par une continuité numérique complète. Elle doit fonctionner pour tout le monde, quel que soit l’outil que chaque utilisateur préfère. Elle doit s’appuyer sur un écosystème flexible et ouvert pouvant accueillir une variété d’outils répondant aux exigences et à la modélisation des systèmes. Et ceci, tout en garantissant que les clients soient en mesure de faire évoluer leur architecture et leurs outils existants au fur et à mesure qu’ils développent leur capacité MBSE.

J’ai déjà vu des entreprises réduire leur temps de développement de produits de 20 à 30 %, puis reproduire cette amélioration dans chaque nouveau programme à l’aide de la continuité numérique du MBSE. Au bout de quelques programmes, cela représente une économie importante en termes de coûts de développement et de gestion du cycle de vie des produits.

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Il est temps de passer à l’action

De nombreux acteurs du secteur pensent que l’ingénierie des exigences ou la modélisation des systèmes correspond à l’approche MBSE. Dans une certaine mesure, c’est vrai. Mais le MBSE est bien plus que cela, c’est également la sécurité des systèmes, l’ingénierie logicielle et la vérification, tous ces domaines étant étroitement liés à la conception, l’optimisation, la fabrication et le support des produits. 

En ce qui concerne l’approche MBSE et la continuité numérique, c’est cette dernière qui fait que tout s’assemble et fonctionne comme une entreprise numérique. La continuité numérique du MBSE relie vos exigences à votre modèle, à votre conception, à votre analyse et finalement, à vos processus de vérification et artefacts. Comme vous automatisez ces transferts de données à l’aide d’une continuité numérique (et non d’un document imprimé), vous bénéficiez d’une traçabilité complète. La collaboration et la continuité des données se produisent tout au long du cycle de vie du processus de développement de produits. 

Les entreprises du secteur de l’aéronautique et de la défense qui mettent en œuvre la continuité numérique du MBSE Siemens accélèrent le développement de leurs produits. Elles devancent la concurrence, respectent les exigences budgétaires des programmes et réduisent le risque de modifications de la conception. En cas de modification (vous savez qu’il y aura toujours une modification de dernière minute ou inattendue), les équipes comprennent mieux comment l’appliquer et quel sera l’impact, non seulement sur les opérations en cours, mais également sur un futur projet auquel vous n’avez même pas encore imaginé. 

 

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Dale Tutt © Siemens
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Dale Tutt est vice-président de la division Aerospace and Defense Industry chez Siemens Digital Industries Software. Responsable de la définition de la stratégie globale de Siemens Digital Industries Software pour le secteur de l'aérospatiale et de la défense, il transforme les exigences spécifiques de l'industrie en solutions pour les clients de ce secteur. 

Dale a plus de 30 ans d'expérience dans la conception, le développement et la direction de programmes au sein de l'industrie aérospatiale. Avant de rejoindre Siemens, il a travaillé chez The Spaceship Company, une société sœur de Virgin Galactic, en tant que vice-président de l'ingénierie et vice-président de la gestion des programmes, où il a dirigé le développement et les essais en vol de véhicules pour le tourisme spatial commercial, en effectuant avec succès une campagne d’essais en vol vers l'espace en décembre 2018. 

Avant The Spaceship Company, Dale a passé 18 ans chez Cessna Aircraft / Textron Aviation dans la gestion de programmes et de projets, l'ingénierie et l'intégration de systèmes, la conception avancée, l'intégration de pilotes automatiques, le développement de simulations et d'autres postes d'ingénieur. Dans l'une de ses dernières fonctions chez Cessna, il a été ingénieur en chef et directeur du programme Scorpion Jet, où il a dirigé une équipe dynamique d'ingénierie, de chaîne d'approvisionnement et de fabrication pour concevoir, construire et faire voler le prototype du Scorpion Jet, du concept au premier vol en 23 mois. 

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