Mécatronique : modéliser la réussite

La MBSE réduit les cycles de développement automobile et améliore les temps de lancement des produits

Rebecca Lambert
12 July 2021

6 minutes

Les fabricants et fournisseurs automobiles adoptent une approche progressive pour concevoir des véhicules complexes plus rapidement : des plates-formes d'ingénierie systèmes basée sur les modèles (MBSE) pour connecter l'ensemble des disciplines mécaniques, électriques et logicielles Selon les experts, il est préférable de commencer par adopter la MBSE sur un projet à la fois, en procédant à de simples changements de blocs de construction afin d’apprendre la réutilisation des connaissances et à terme, l'intégration de l'organisation entière.

Selon une étude récente, les fabricants qui utilisent une plate-forme d'ingénierie systèmes basée sur les modèles (MBSE) pour connecter l'ensemble des disciplines et des systèmes configurent de nouveaux véhicules plus rapidement et à moindre coût, par rapport à des fabricants qui fonctionnent selon des approches d'ingénierie et de fabrication traditionnelles.

« En examinant les chiffres exacts, notre recherche a révélé que pour les meilleurs fabricants de leur catégorie – ceux qui ont adopté la MBSE et qui font partie du top des 20 % de toutes les performances cumulées – 91 % ont respecté leurs dates de lancement produit et ont affiché une réduction de 9 % dans leur cycle de développement », déclare Ed Ladzinski, PDG de SMS ThinkTank, un cabinet de conseil spécialisé dans la modélisation et la simulation de systèmes, basé aux États-Unis. « Pour les fabricants à la traîne, seuls 44 % ont respecté leurs dates de lancement produit et ont connu une augmentation de 8 % dans leur cycle de développement. »

Les experts s'accordent tous pour dire que l'ingénierie traditionnelle est en retard par rapport à la MBSE, car son approche linéaire et orientée documentation – où différentes équipes vont développer séparément un véhicule, un groupe motopropulseur et les principaux sous-systèmes avant de tenter de fusionner les trois – ne peut pas s'adapter au rythme rapide des cycles de développement et à la complexité croissante des véhicules de nouvelle génération. Les constructeurs automobiles qui utilisent la MBSE créent leurs véhicules grâce à des jumeaux numériques. Il s'agit de modèles 3D virtuels et dynamiques qui sont évalués non seulement comme des véhicules entièrement intégrés, mais également dans le contexte d'univers virtuels simulant des conditions de fonctionnement réelles. Grâce à ces modèles, chaque interconnexion est définie en amont, afin de garantir que chaque système s'intègre parfaitement tout au long du processus de conception – voire au-delà – et fonctionne comme prévu dans diverses conditions d'exploitation.

« Pour l'industrie automobile, il s'agit d'une réelle opportunité qui permettra d'optimiser la gestion, de s'adapter au changement, d'être plus innovante et de proposer de meilleurs produits qui dépassent les attentes des consommateurs. »

Ed Ladzinski
PDG, SMS ThinkTank


« La MBSE se concentre sur le développement d'un modèle de systèmes cohérent et digitalisé », déclare Tino Krüger, directeur général basé à Berlin pour les pratiques Industry X.0, Engineering/PLM et Smart Factory d'Accenture, société de services aux professionnels. « Le modèle comprend les spécifications, la conception, l'analyse et les informations de vérification, et se caractérise par une approche centrée sur les modèles. L'équipe de développement se sert du modèle comme source unique de vérité. Il s'agit du principal artefact produit par les activités d'ingénierie systèmes. La documentation devient secondaire et est automatiquement générée à partir du modèle du système. »

Au-delà du gain d'efficacité et des économies de coûts, les fabricants peuvent compter sur un nombre d’erreurs réduit et une amélioration des performances en continu.

« En pensant de manière globale, les avantages non pris en compte initialement [dans un calcul de ROI] sont nombreux : aucun risque, aucune reprise, aucune plainte client, mais une prise de décision éclairée », déclare M. Ladzinski. « Pour l'industrie automobile, il s'agit d'une réelle opportunité qui permettra d'optimiser la gestion, de s'adapter au changement, d'être plus innovante et de proposer de meilleurs produits qui dépassent les attentes des consommateurs. »

FACILITER L'ACCÈS

La practice MBSE d'Accenture a lancé une série d'ateliers qui montrent aux entreprises comment développer une architecture réutilisable et de haut niveau pour un produit innovant et ce, en seulement 10 semaines grâce à la MBSE. « Dans le cadre de l'atelier sur le thème « De zéro à héros », nos experts certifiés enseignent à votre équipe transversale les bases de la MBSE nécessaires pour acquérir dans un premier temps une solide compréhension théorique de l'approche centrée sur les modèles », déclare M. Krüger. Grâce à ces nouvelles compétences théoriques et pratiques, les clients peuvent concevoir et développer davantage leurs propres prototypes, tout en communiquant les résultats à leur infrastructure de développement existante. »

L'objectif d'Accenture s'inscrit dans le cadre de la méthodologie Cyber MagicGrid, qui permet de transformer les besoins des parties prenantes en spécifications système.

« Nous commençons par traiter le problème »  ajoute M. Krüger. « Le but est de comprendre la problématique du client afin de concevoir un produit orienté client. C'est à partir de là que commencent les étapes d'ingénierie à proprement parler et de développement d'une solution technique adaptée pour répondre au problème précédemment défini. Il s'agit de la phase de résolution. Les composants physiques du produit sont ensuite élaborés. Il s'agit de la phase de mise en œuvre. En nous basant sur l'atelier, nous permettons à nos clients de faire évoluer la MBSE à un niveau stratégique. »

RÉUSSIR LA MISE EN ŒUVRE DE LA MBSE

Bosch Car Multimedia, une division de Bosch Mobility Solutions basée en Allemagne, fabrique des systèmes avancés d'info-divertissement et de navigation pour véhicules.Avant que la division ne repense ses processus et ne réunisse toutes les disciplines sur une seule et même plate-forme grâce à l'approche MBSE, elle perdait des informations essentielles et devait gérer des changements de produits coûteux en fin de cycle.

Pour relever ces défis, Bosch Car Multimedia a mis en place un cadre standard et une plate-forme d'innovation professionnelle ; l'objectif étant d'organiser ses processus selon l'approche MBSE et de rassembler ses équipes fonctionnelles spécialisées autour d'un seul et même langage visuel compréhensible par toutes les disciplines. L'entreprise, qui reposait auparavant sur des prototypes physiques pour détecter la moindre erreur de conception, crée désormais un modèle 3D intégré afin de permettre à tous les ingénieurs logiciels, mécaniques et matériels de travailler simultanément sur les conceptions et de tester virtuellement leurs interactions. Très rapidement, ils peuvent ainsi évaluer et affiner les performances du produit.

« Grâce à une approche basée sur les modèles, nous avons la possibilité d'analyser un concept et ses faiblesses plus rapidement, en tenant compte de toutes les tolérances au cours des premières phases de développement, afin que le système puisse être correctement interprété », déclare Martin Schmidt, directeur des programmes clients chez Bosch Car Multimedia. « Grâce à la simulation cinématique et à la modélisation du comportement, nous avons pu par exemple adapter la conception d'un algorithme de détection de blocage. »

En adoptant une approche dite « systèmes de systèmes » comme la MBSE, les constructeurs automobiles peuvent simplifier les complexités d'ingénierie entre les fonctions mécaniques, électriques, logicielles et autres. (Image © Dassault Systèmes)

Alors que de plus en plus de fabricants considèrent la MBSE comme un outil essentiel à un véritable changement de paradigme, M. Ladzinski de SMS ThinkTank les encourage à envisager la MBSE, non comme la destination, mais comme le voyage.

« Commencez [votre parcours d'adoption de la MBSE] en développant une analyse des écarts, en évaluant là où vous en êtes maintenant et là où vous voulez aller », déclare-t-il. « Une fois cela fait, définissez des objectifs à court, moyen et long terme en déployant vos efforts pour sensibiliser et informer toutes les strates de l'entreprise sur les changements imminents que cela implique. N'oubliez pas que la MBSE n'est pas un produit, mais une façon de penser le cycle de vie d'un produit de bout en bout. Gardez également à l'esprit que la mise en œuvre de cette approche ne se fera pas du jour au lendemain, mais qu'il s'agit d'un voyage qui demande du leadership, des ressources et de la patience. »

Pour une mise en œuvre réussie de l'approche MBSE, il est nécessaire que les entreprises tiennent compte de l'impact plus large de la MBSE sur leurs processus, leurs structures et leur culture d'entreprise, mais aussi qu'elles impliquent toutes les parties prenantes.

« De manière générale, la MBSE fonctionne bien avec les infrastructures informatiques actuelles et peut même être incluse dans le processus de prise de décision », déclare M. Krüger. « Les responsables devraient commencer par définir le bon champ d’application pour une intégration MBSE réussie. »

Au fil du temps, les entreprises adoptent de plus en plus la MBSE et ce, à un niveau stratégique. Elles l'intègrent notamment dans tout ce que font les développeurs, concepteurs et ingénieurs pour favoriser la dynamique des interconnexions. « L'approche centrée sur les modèles permet d'optimiser la communication, de faire face à la complexité toujours croissante des produits et services d'aujourd'hui, et de réduire les risques lors des phases de conception et de développement », conclut M. Krüger. « Les dépendances fonctionnelles dans le cadre de produits de plus en plus complexes sont présentées de manière transparente, tandis que les besoins des clients sont pris en compte et traduits en produits hautement fonctionnels. »

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