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Theses Year : 2021

An end-to-end approach of statistical tolerancing under industrial constraints: Contribution to the design/industrial virtual twin

Une approche de bout en bout du tolérancement statistique sous contraintes industrielles : Contribution au jumeau virtuel industriel.

Ambre Diet
  • Function : Author
  • PersonId : 1101886

Abstract

In the manufacturing process of a product, various assembly steps are necessary. Several types of requirements have to be met at each level and involve considerations about dimensional uncertainties on the parts to be assembled. Tolerancing is the activity in charge of the management of these uncertainties and takes place both in the product development phase and in the series production phase. In the context of the aeronautics industry, in particular with regards to tolerancing on aerostructures, specificities have to be taken into account in the development of adequate methods and tools. Prior to production, one of the main issues of tolerancing amounts to allocate tolerance limits suited to a given acceptable scrap rate. The aim is to allow the actors concerned with tolerance intervals to agree on a consistent and robust tolerance value. A statistical methodology based on a Chernov bound approach applied to a sum of uniform distributions is proposed. In the production phase, the availability of measurement data allows to refine the statistical tolerancing approach. The linear model often considered can be corrected to serve new approaches. A methodology to manage acceptance criteria on tolerance values is proposed, basing the decision support on risk concepts pertinently defined for industrial actors. Within the framework of the revision of tolerance sharing in an assembly, an optimization problem is formulated with appropriate industrial costs in order to propose the optimal tolerance re-sharing in a stack chain. Finally, the proposed methodologies are implemented in tools allowing industrial processing and end-to-end management of tolerances from elementary parts to final product assembly, thus contributing to the elaboration of the product virtual twin.
Dans le processus de fabrication d’un produit, diverses étapes d’assemblage sont nécessaires. Plusieurs types d’exigences sont à respecter à chaque niveau et ils impliquent de considérer les incertitudes de dimensions sur les pièces à assembler. Le tolérancement est l’activité en charge de la gestion de ces incertitudes et intervient à la fois en phase de développement du produit et en phase série. Dans le contexte de l’industrie aéronautique, en particulier en ce qui concerne le tolérancement sur les aérostructures, des spécificités sont à prendre en compte pour l’élaboration de méthodes et outils adéquats. Avant la mise en production, une des problématiques principales du tolérancement est l’allocation de limites de tolérance adaptées à un certain taux acceptable de rebut. Le but est de permettre aux acteurs concernés par les intervalles de tolérance de s’accorder sur une valeur de tolérance cohérente et robuste. Une méthodologie statistique basée sur une approche type borne de Chernov appliquée à une somme de distributions uniformes est proposée. En phase de production, la disponibilité de données de mesure permet de raffiner la démarche du tolérancement statistique. Le modèle linéaire considéré peut être corrigé à la faveur de nouvelles approches. Une méthodologie de gestion des critères d’acceptation sur les valeurs de tolérance est également proposée, en basant l’outil d’aide à la décision sur des notions de risques définies en adéquation avec les acteurs industriels. Dans le cadre de la révision du partage de tolérances dans un assemblage, un problème d’optimisation est formulé avec des coûts industriels appropriés afin de proposer le re-partage optimal de tolérances dans une chaîne de côte. Enfin, les méthodologies proposées sont implémentées dans les outils permettant le traitement industriel et la gestion de bout en bout des tolérances depuis les pièces élémentaires jusqu’à l’assemblage final du produit, contribuant ainsi à l’élaboration du jumeau virtuel du produit.
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Dates and versions

tel-03258192 , version 1 (11-06-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03258192 , version 1

Cite

Ambre Diet. An end-to-end approach of statistical tolerancing under industrial constraints: Contribution to the design/industrial virtual twin. Mathematics [math]. IMT - Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219, 2021. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03258192⟩
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