OPTIMISATION EN CONCEPTION AUTOMOBILE Comment mieux exploiter le HPC?

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1 OPTIMISATION EN CONCEPTION AUTOMOBILE Comment mieux exploiter le HPC? SMAI 22/03/2011 Yves TOURBIER PROPRIÉTÉ RENAULT

2 SOMMAIRE PERIMETRE DE LA PRESENTATION LE PROCESSUS DE CONCEPTION NUMERIQUE RENAULT L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE EVOLUTION PREVISIBLE DU BESOIN OUTILS A DEVELOPPER ENJEUX MATHEMATIQUES PROPRIÉTÉ RENAULT 2

3 PERIMETRE DE LA PRESENTATION LE PROCESSUS DE CONCEPTION NUMERIQUE RENAULT PROPRIÉTÉ RENAULT 3

4 Périmètre de la présentation Le processus de conception numérique RENAULT Périmètre de la présentation!processus de conception numérique, en projet! Suivi projet!études de conception planifiées et en temps limité!utilisation de calculs lourds, avec les solveurs du marché PROPRIÉTÉ RENAULT 4

5 Périmètre de la présentation Le processus de conception numérique RENAULT Les modèles éléments finis! Une représentation de la géométrie! Des données matériaux, des lois de comportement! Des éléments représentés fonctionnellement, par exemple un airbag! Un comportement recalé sur des essais! Évolution parallèle aux essais PROPRIÉTÉ RENAULT 5

6 Périmètre de la présentation Le processus de conception numérique RENAULT Les modèles éléments finis, évolution PROPRIÉTÉ RENAULT 6

7 Périmètre de la présentation Le processus de conception numérique RENAULT Les modèles éléments finis, évolution 7 Maillage ~2.5 " 3 mm Maillage ~5 " 7 mm 2,5 à 3mm 5 à 7mm 128 coeurs = une nuit 32 coeurs = 3h PROPRIÉTÉ RENAULT 7

8 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE PROPRIÉTÉ RENAULT 8

9 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE L optimisation dans le processus de développement! Études d aide à la décision, choix de cahier des charges! Dimensionnement fin d une ou plusieurs prestations! Allégement à iso-prestations, plans d économie! Études de mise au point de modèles, recalage Intégration des études d optimisation dans le processus ingénierie véhicule FC PC C RO ENVU Aide à la décision : évaluer des solutions innovantes Allégement / réduction de TEI réduction de coût / préparation de l amont du véhicule remplaçant PROPRIÉTÉ RENAULT 9

10 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE Les trois niveaux d optimisation en calcul 3D et leur évolution prévisible! Pièce unique! Optimisations de forme et topologique! Cahier des charges fixé! Sous-système ou mono ou multi-prestations! Évolution liée à celle du paramétrage CAO et du morphing! Optimisation topologique en «subroutine»! Conception «encadrée» par une application spécifique utilisée systématiquement en projet! Préparation des négociations aux interfaces, des cahiers des charges! Globale, menu projet! Augmentation de la taille des études et des physiques prises en compte! Convergence avec les modèles de synthèse PROPRIÉTÉ RENAULT 10

11 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION D UNE PIECE UNIQUE / OPTIMISATION TOPOLOGIQUE D UN SUPPORT PROPRIÉTÉ RENAULT 11

12 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION D UNE PIECE UNIQUE / ABSORBEUR DE CHOC ARRIERE PROPRIÉTÉ RENAULT 12

13 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE Les trois niveaux d optimisation en calcul 3D et leur évolution prévisible! Pièce unique! Optimisations de forme et topologique! Cahier des charges fixé! Sous-système ou mono prestation! Évolution liée à celle du paramétrage CAO et morphing! Optimisation topologique en «subroutine»! Conception «encadrée» par une application spécifique utilisée systématiquement en projet! Préparation des négociations aux interfaces, des cahiers des charges! Globale, menu projet! Augmentation de la taille des études et des physiques prises en compte! Convergence avec les modèles de synthèse PROPRIÉTÉ RENAULT 13

14 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION D UN SOUS-SYSTÈME Exemple du bloc avant en choc frontal PROPRIÉTÉ RENAULT 14

15 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION D UN SOUS-SYSTÈME Exemple du bloc avant en choc frontal PROPRIÉTÉ RENAULT 15

16 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION D UN SOUS-SYSTÈME Exemple du choc piéton Boucle d optimisation 3- Simulation (tête et capot) 2- construction du modèle, maillage PROPRIÉTÉ RENAULT 16

17 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION D UN SOUS-SYSTÈME Autres exemples PROPRIÉTÉ RENAULT 17

18 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE Les trois niveaux d optimisation en calcul 3D et leur évolution prévisible! Pièce unique! Optimisations de forme et topologique! Cahier des charges fixé! Sous-système ou mono prestation! Évolution liée à celle du paramétrage CAO et morphing! Optimisation topologique en «subroutine»! Conception «encadrée» par une application spécifique utilisée systématiquement en projet! Préparation des négociations aux interfaces, des cahiers des charges! Globale, menu projet! Augmentation de la taille des études et des physiques prises en compte! Convergence avec les modèles de synthèse PROPRIÉTÉ RENAULT 18

19 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION GLOBALE Un grand nombre de pièces LAGUNA 3 Conception et Ingénierie Numériques 22 Mars 2011 PROPRIÉTÉ RENAULT 19

20 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE OPTIMISATION GLOBALE Critères du cahier des charges, recherche de compromis PROPRIÉTÉ RENAULT 20

21 L OPTIMISATION DANS LE PROCESSUS ACTUEL EXEMPLE DE LA CAISSE RESULTATS, AIDE A LA DECISION Gain de masse périmètre crash (%) REF Conception et Ingénierie Numériques PLAN OPT it 1 OPT it 2 22 Mars 2011 OPT it 3 OPT it 4 OPT it 5 PROPRIÉTÉ RENAULT 21

22 EVOLUTION PREVISIBLE DU BESOIN OUTILS A DEVELOPPER PROPRIÉTÉ RENAULT 22

23 EVOLUTION PREVISIBLE DU BESOIN OUTILS A DEVELOPPER EVOLUTION PREVISIBLE DU BESOIN! Augmenter la précision des modèles tout en diminuant les temps de calcul! Mieux estimer les marges de sécurité intermédiaires! Optimiser en plus grande dimension! Optimiser systématiquement! Optimiser plus globalement! Gérer un ensemble de Définitions Techniques! Concevoir robuste PROPRIÉTÉ RENAULT 23

24 ENJEUX MATHEMATIQUES PROPRIÉTÉ RENAULT 24

25 ENJEUX MATHEMATIQUES ENJEUX MATHEMATIQUES SUR LE CALCUL! Calcul! Enjeux classiques : paralléliser, réduire, coupler! Aide à l analyse, visualisation! Paramétrage! Faire varier les formes, créer des paramètres pour l optimisation, maîtriser le nombre de paramètres pour une optimisation efficace! Forme libre + simulation des process? ex : crash / NVH / emboutissage / assemblage PROPRIÉTÉ RENAULT 25

26 ENJEUX MATHEMATIQUES ENJEUX MATHEMATIQUES SUR L OPTIMISATION! Optimisation et statistique! Optimisation topologique et topographique! Plan d expériences en grande dimension! Choix multicritères! Intégrer les préférences des utilisateurs et décideurs! Exploiter toutes les informations produites par les simulations! Conception robuste! Estimer les distributions des lois matériaux par méthode inverse! Analyse des résultats, expliquer le comportement PROPRIÉTÉ RENAULT 26

27 ENJEUX MATHEMATIQUES ENJEUX MATHEMATIQUES SUR L OPTIMISATION! Conception robuste! Estimer les distributions des lois matériaux par méthode inverse Tôle plane Emboutissage Assemblage Dispersion géométriques Précontraintes Décélérations subies par les passagers Distribution contractuelle Distribution réelle PROPRIÉTÉ RENAULT 27

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