Contribution to a modular design methodology : diversity modeling in products family.
Contribution à une méthodologie de conception modulaire : modélisation de la diversité dans les familles de produits.
Résumé
The here presented works, are contributions to the product family design. These works fundamentally take place in the Integrated Engineering domain or Concurrent Engineering and in particular in the field of modular design of products family, there are a results of previous works developed in the LAB by the Assembly Team.
This thesis presents a model of products family founded on modularity concepts, graph grammars and matrix transformations.
In chapter 1, we present the concepts and the problematic linked to the new shapes and organization design as well as the orientation of our works.
Chapter 2 presents the concepts linked to the modular architecture. Principles or products family architecture are proposed.
Chapter 3 uses graph grammars to model products family. This tool presents both advantages of a mathematical formulation and a graphical representation. Its choice is justified because it puts in light the complex linkages between modules and family components through the variants derivation. The development and the application of the model on an industrial case study demonstrate the potential of the graph grammars.
Chapter 4 contributes to thinking on complexity in design through the proposal of several matrix transformations. From a structural analysis of products families, we propose decomposition matrix linking functional needs with generic components. We show how to structure technological solutions associated to the functions in diagonal unit matrix. Every unit is looked as a module of a products family and allows to group the technological solutions. This representation allows to translate the change from the functional area to the organic area.
This thesis presents a model of products family founded on modularity concepts, graph grammars and matrix transformations.
In chapter 1, we present the concepts and the problematic linked to the new shapes and organization design as well as the orientation of our works.
Chapter 2 presents the concepts linked to the modular architecture. Principles or products family architecture are proposed.
Chapter 3 uses graph grammars to model products family. This tool presents both advantages of a mathematical formulation and a graphical representation. Its choice is justified because it puts in light the complex linkages between modules and family components through the variants derivation. The development and the application of the model on an industrial case study demonstrate the potential of the graph grammars.
Chapter 4 contributes to thinking on complexity in design through the proposal of several matrix transformations. From a structural analysis of products families, we propose decomposition matrix linking functional needs with generic components. We show how to structure technological solutions associated to the functions in diagonal unit matrix. Every unit is looked as a module of a products family and allows to group the technological solutions. This representation allows to translate the change from the functional area to the organic area.
Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la modélisation des familles de produits. Ces travaux se placent fondamentalement dans le domaine de l'Ingénierie Intégrée ou du Concurrent Engineering et portent sur la conception intégrée modulaire de famille de produits, ils sont une suite des travaux développés au LAB par l'équipe Méthodologie de l'Assemblage. Dans ce mémoire, nous proposons une modélisation de famille de produits s'appuyant sur des concepts de modularité, les grammaires de graphe et sur les transformations matricielles.
Dans le chapitre 1, nous présentons les concepts et les problèmatiques liés aux nouvelles formes et organisation de conception ainsi que l'orientation de nos travaux.
Le chapitre 2 présente les concepts liéa à l'architecture modulaire. Des principes d'organisation d'une architecture de famille de produits sont proposés.
Le chapitre 3 utilise les grammaires de graphe pour la modélisation de familles de produits. Cet outil a le double avantage de s'appuyer sur une formulation mathématique et des représentations graphiques. Son choix pour la modélisation d'une famille de produits se justifie car il permet de mettre en évidence les liaisons complexes entre les modules et les composants de la famille, ceci à travers la manipulation de la génération des variantes. Le développement et l'application du modèle sur une étude de cas industrielle démontrent le potentiel apporté par ce type de modélisation.
Le chapitre 4 contribue à une réflexion sur la complexité en conception par une approche matricielle. A partir d'une analyse structurelle des familles de produits, nous proposons des matrices de décomposition reliant les exigences fonctionnelles aux composants génériques constants, partiels et variants. A partir d'un exemple, nous montrons comment structurer les solutions technologiques associées aux fonctions sous forme de matrices diagonales par bloc. Chacun de ces blocs peut être vu comme un module d'une famille de produits et permet de regrouper les solutions technologiques associées à la fonction de ce module. Cette représentation permet de traduire le passage du fonctionnel à l'organique.
Dans le chapitre 1, nous présentons les concepts et les problèmatiques liés aux nouvelles formes et organisation de conception ainsi que l'orientation de nos travaux.
Le chapitre 2 présente les concepts liéa à l'architecture modulaire. Des principes d'organisation d'une architecture de famille de produits sont proposés.
Le chapitre 3 utilise les grammaires de graphe pour la modélisation de familles de produits. Cet outil a le double avantage de s'appuyer sur une formulation mathématique et des représentations graphiques. Son choix pour la modélisation d'une famille de produits se justifie car il permet de mettre en évidence les liaisons complexes entre les modules et les composants de la famille, ceci à travers la manipulation de la génération des variantes. Le développement et l'application du modèle sur une étude de cas industrielle démontrent le potentiel apporté par ce type de modélisation.
Le chapitre 4 contribue à une réflexion sur la complexité en conception par une approche matricielle. A partir d'une analyse structurelle des familles de produits, nous proposons des matrices de décomposition reliant les exigences fonctionnelles aux composants génériques constants, partiels et variants. A partir d'un exemple, nous montrons comment structurer les solutions technologiques associées aux fonctions sous forme de matrices diagonales par bloc. Chacun de ces blocs peut être vu comme un module d'une famille de produits et permet de regrouper les solutions technologiques associées à la fonction de ce module. Cette représentation permet de traduire le passage du fonctionnel à l'organique.
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