ALTERNOVA est une plateforme logicielle d’optimisation multidisciplinaire pour la conception et le dimensionnement de systèmes complexes (produits et processus industriels) en environnement numérique.
Les défis à relever
La recherche des conceptions optimales se fait par plan d’expériences et optimisation multi-objectif. Or, les simulations numériques nécessaires à l’évaluation des conceptions sont généralement trop coûteuses en temps de calcul pour être utilisées dans les algorithmes d’optimisation.
Pour ces raisons, EURODECISION a développé, en partenariat avec RENAULT, la plateforme logicielle d’optimisation multidisciplinaire ALTERNOVA dans laquelle les simulations sont remplacées par des fonctions d’estimation des observables du système (surfaces de réponses) qui seront exploitées et améliorées dans une démarche d’optimisation itérative.
Les essais du plan d’expériences servent à initialiser ces surfaces. Par la suite, seuls les optima proposés par les algorithmes d’optimisation sont validés par les simulateurs numériques et leurs résultats sont utilisés pour améliorer la qualité des estimations pour les itérations d’optimisation suivantes.
La validation d’un système peut faire appel à différentes disciplines, donc, potentiellement, à différents codes de simulation numérique. Les problèmes de conception sont des problèmes d’optimisation non linéaire, fortement multi-objectif et de grande taille. Leur résolution gagne à intégrer les préférences « métier » des experts pour guider l’exploration de l’espace dans les zones a priori jugées intéressantes.
Les applications métier Alternova :
- Pour faciliter le déploiement d’ALTERNOVA et de la méthodologie associée dans les directions opérationnelles, nous avons conçu des applications dédiées à des problématiques métier spécifiques. Par exemple, pour le domaine automobile, il existe une application pour la conception de doublure de capot, une autre pour l’allégement de caisse sous contrainte crash et vibratoire… Elles permettent aux experts métier, non spécialistes de l’optimisation ou de statistique, de mettre en œuvre des études classiques
- des interfaces graphiques sont à leur disposition pour spécifier leur périmètre d’étude (les paramètres de conception et leurs intervalles de variation) et le cahier des charges sur les observables du modèle numérique
- les chaînes de calcul sont automatisées (appel au simulateur de calcul, pré et post-traitements) ; ces dernières peuvent être complexes si des modifications de formes sont prises en compte (CAO paramétrée, maillage automatique)
- les choix des plans d’expériences et des algorithmes d’optimisation sont paramétrés en fonction du problème traité
- l’analyse des résultats sur l’ensemble des critères est facilitée en vue de la sélection des meilleurs compromis
- l’enchaînement des différentes étapes de la méthodologie d’optimisation se fait automatiquement.
Pourquoi choisir notre composant ?
ALTERNOVA permet d’améliorer les performances de vos produits, systèmes et procédés industriels. Par exemple :
- alléger des véhicules tout en respectant les normes et les contraintes des cahiers des charges
- minimiser la consommation d’énergie et les rejets de polluants par vos systèmes,
- identifier les facteurs de conception afin de mieux comprendre les comportements de vos systèmes
- mettre en évidence les défaillances potentielles de vos conceptions afin de les rendre plus robustes
- réduire les délais des cycles de conception, en automatisant les simulations numériques et en faisant une recherche de solution systématique à l’aide de la méthodologie d’optimisation par plan d’expériences.
ALTERNOVA permet de capitaliser l’expérience acquise sur des études de même nature au sein d’une application métier. Ce savoir-faire acquis se diffusera plus aisément au sein des directions opérationnelles.
Fonctionnalités principales
La plateforme ALTERNOVA est composée de différents modules :
- Plans d’expériences : bibliothèque de plans d’expériences, génération d’essais sous contraintes, sélection D ou G-optimales…
- Construction de surfaces de réponse : régression moindres carrés, Polymars, Lolimot, Krigeage, mélange d’experts…
- Amélioration des surfaces de réponse : analyse de qualité, génération d’essais pour l’amélioration des surfaces de réponse
- Optimisation: stratégies multicritères, recuit simulé, gradient, algorithmes évolutionnaires (NSGA-II)…
- Sélection d’essais : MaxiMin, complément de plan D ou G-optimal, ELECTRE III, ELECTRE TRI…
- Analyse des solutions : génération de rapport de dépassement de contraintes, visualisation des fronts de Pareto, filtrage interactif et graphique des données, analyse d’influence des facteurs (Morris, Sobol…)…
- Conception robuste : utilisation d’OPEN TURNS.
Le fruit d’une collaboration avec RENAULT :
La suite logicielle ALTERNOVA, qui est le fruit d’une collaboration entre RENAULT et EURODECISION, est utilisée au sein de RENAULT et de NISSAN pour aider à la conception des véhicules. De nombreuses études sont menées : allègement des caisses en blanc, allègement de pièces ou sous-ensemble (doublure de capot, buse, absorbeur de choc, siège…), recalage de modèles numériques (thermique de projecteur, recalage de loi matériau), conception d’une traverse de poste de conduite et analyse des paramètres les plus importants, analyse de robustesse d’une caisse en crash frontal, étude aérodynamique de disque de frein, de soubassement, des fixations d’une planche de bord, dimensionnement d’une chaîne de traction électrique…
