Worldlex Wiki Le processus de conception en ingénierie peut être décrit de différentes manières : comme une progression par étapes, comme une activité sociale collaborative impliquant de nombreux participants, ou encore comme un processus décisionnel où les sciences de l’ingénieur, les sciences fondamentales et les mathématiques sont appliquées pour prendre des décisions de façon systématique afin d’atteindre les objectifs fixés. Du fait de sa complexité et de sa spécificité contextuelle, chaque perspective individuelle n’en révèle qu’une partie ; la pensée moderne préconise une approche pluraliste prenant en compte de multiples perspectives pour parvenir à une compréhension globale du processus de conception. Parmi les éléments fondamentaux de ce processus figurent la définition des objectifs et des critères, la synthèse, l’analyse, la construction, les essais et l’évaluation.
Le concept de processus de conception en ingénierie se distingue de ceux de méthode et d'état d'esprit d'ingénieur. Le processus décrit la manière dont le travail d'ingénierie se déroule, ou devrait se dérouler, dans le temps, par étapes successives ou à travers un ensemble d'activités. Les termes connexes de méthode et d'état d'esprit d'ingénieur renvoient à l'approche systématique plus générale que les ingénieurs utilisent pour résoudre les problèmes. Ainsi, par exemple, la méthode et l'état d'esprit d'ingénieur peuvent être utilisés pour aborder des problèmes complexes, aussi bien en entreprise qu'en ingénierie.
conception conceptuelle , la conception préliminaire, la conception détaillée et la communication de la conception . Un autre résumé du processus, issu de la littérature européenne sur la conception en ingénierie, comprend la clarification de la tâche, la conception conceptuelle, la conception de l’implémentation et la conception détaillée . (REMARQUE : Dans ces exemples, d’autres aspects clés, tels que l’évaluation du concept et le prototypage, sont des sous-ensembles et/ou des extensions d’une ou plusieurs des étapes énumérées.)Recherche
Les différentes étapes du processus de conception (voire même en amont) peuvent nécessiter un temps considérable consacré à la recherche d'informations . Il convient de prendre en compte la littérature existante pertinente, les problèmes et les réussites associés aux solutions existantes, les coûts et les besoins du marché.
La source d'information doit être pertinente. La rétro-ingénierie peut s'avérer efficace si d'autres solutions existent sur le marché. Parmi les autres sources d'information figurent Internet, les bibliothèques locales , les documents gouvernementaux disponibles, les organisations, les revues spécialisées , les catalogues de fournisseurs et les experts .
exigences de conception
L'établissement des exigences de conception et la réalisation de l'analyse des exigences , parfois appelée définition du problème (ou considérée comme une activité connexe), constituent l'un des éléments les plus importants du processus de conception dans certains secteurs industriels, et cette tâche est souvent effectuée simultanément à une analyse de faisabilité. Les exigences de conception encadrent la conception du produit ou du processus développé, tout au long du processus de conception technique. Elles comprennent des éléments fondamentaux tels que les fonctions, les attributs et les spécifications , déterminés après évaluation des besoins des utilisateurs. Parmi les exigences de conception figurent les paramètres matériels et logiciels, la maintenabilité , la disponibilité et la testabilité .
Faisabilité
Dans certains cas, une étude de faisabilité est réalisée, à la suite de laquelle sont élaborés les échéanciers, les plans de ressources et les estimations pour la phase suivante. L'étude de faisabilité consiste en une évaluation et une analyse du potentiel d'un projet proposé afin d'appuyer le processus décisionnel . Elle décrit et analyse les alternatives ou les méthodes permettant d'atteindre le résultat souhaité. L'étude de faisabilité contribue à circonscrire le périmètre du projet afin d'identifier le scénario le plus optimal. Un rapport de faisabilité est ensuite produit, suivi d'une analyse post-faisabilité.
L’objectif d’une étude de faisabilité est de déterminer si le projet de l’ingénieur peut passer à la les contraintes budgétaires . Il est important que des ingénieurs expérimentés et compétents participent à cette partie de l’étude de faisabilité.
génération de concepts
Une étude de concept ( conceptualisation , conception conceptuelle ) est souvent une phase de la planification d'un projet qui consiste à générer des idées et à analyser les avantages et les inconvénients de leur mise en œuvre. Cette étape vise à minimiser les risques d'erreur, à maîtriser les coûts, à évaluer les risques et à estimer les chances de succès du projet. Quoi qu'il en soit, une fois un problème d'ingénierie défini, il est indispensable d'identifier des solutions potentielles. Ces solutions peuvent être trouvées grâce à l'idéation , le processus mental de génération d'idées. Cette étape est d'ailleurs souvent appelée idéation ou « génération de concepts ». Voici quelques techniques couramment utilisées :
- Mot déclencheur – un mot ou une expression associé(e) au problème en question est énoncé(e), et des mots et expressions ultérieurs sont évoqués.
- L'analyse morphologique recense les caractéristiques de conception indépendantes dans un tableau, et différentes solutions d'ingénierie sont proposées pour chacune d'elles. Un croquis préliminaire et un bref rapport accompagnent généralement ce tableau.
- La synectique consiste pour l'ingénieur à s'imaginer être l'objet et à se demander : « Que ferais-je si j'étais le système ? » Cette approche non conventionnelle peut permettre de résoudre le problème posé. La synthèse est un aspect essentiel de la conceptualisation. Elle consiste à prendre les éléments du concept et à les agencer de manière cohérente. Ce processus créatif de synthèse est présent dans toute conception.
- Le brainstorming – cette méthode populaire consiste à réfléchir à différentes idées, généralement au sein d'un petit groupe, et à adopter ces idées sous une forme ou une autre comme solution au problème.
Les différentes idées générées doivent ensuite faire l'objet d'une évaluation conceptuelle , qui utilise divers outils pour comparer et mettre en contraste les forces et les faiblesses relatives des alternatives possibles.
Conception préliminaire
La conception préliminaire, ou conception de haut niveau (également appelée FEED ou conception de base), comble souvent l'écart entre la conception initiale et la conception détaillée, notamment lorsque le niveau de conceptualisation atteint lors de l'idéation est insuffisant pour une évaluation complète. Cette étape définit la configuration globale du système et les schémas , diagrammes et plans du projet peuvent fournir une configuration préliminaire. (Cela varie considérablement selon le domaine, le secteur et le produit.) Lors de la conception détaillée et de l'optimisation, les paramètres de la pièce à créer évoluent, mais la conception préliminaire vise à établir le cadre général sur lequel s'appuiera le projet.
S. Blanchard et J. Fabrycky le décrivent ainsi : « Les “quoi” qui initient la conception conceptuelle produisent des “comment” grâce à l’évaluation de cette conception appliquée à des concepts réalisables. Ensuite, les “comment” sont intégrés à la conception préliminaire par le biais d’exigences définies. Ils deviennent alors les “quoi” et orientent la conception préliminaire afin de répondre aux “comment” à ce niveau inférieur. »
Conception détaillée
Après l'étude d'avant-projet détaillée (FEED), vient la phase de conception détaillée (ingénierie détaillée), qui peut également inclure l' approvisionnement en matériaux. Cette phase approfondit chaque aspect du projet/produit par une description complète à l'aide de la modélisation 3D , de dessins et de spécifications .
Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) ont permis de rendre la phase de conception détaillée plus efficace. Par exemple, un logiciel de CAO peut optimiser la pièce en réduisant son volume sans en altérer la qualité. Il peut également calculer les contraintes et les déplacements à l'aide de la méthode des éléments finis afin de déterminer les contraintes dans l'ensemble de la pièce.
planification de la production
La planification de la production et la conception des outils consistent à définir la méthode de production en série du produit et les outils nécessaires à sa fabrication . Cette étape comprend la sélection des matériaux, des procédés de production, la détermination de la séquence des opérations et le choix des outils tels que les gabarits, les montages, les outils de coupe et de formage des métaux ou des plastiques. Elle implique également des itérations supplémentaires de qualification .
Comparaison avec la méthode scientifique
Le processus de conception en ingénierie présente certaines similitudes avec la méthode scientifique . Les deux processus s'appuient sur des connaissances existantes et se spécialisent progressivement dans la recherche de connaissances (dans le cas des sciences fondamentales) ou d'une solution (dans le cas des sciences appliquées, comme l'ingénierie). La principale différence entre le processus d'ingénierie et le processus scientifique réside dans le fait que le premier privilégie l'application d'une pensée systématique pour mettre la technologie au service des besoins humains, tandis que le second met l'accent sur l'explication, la prédiction et la découverte . Les découvertes scientifiques peuvent ensuite être utilisées dans l'élaboration de solutions d'ingénierie.
programmes d'études
Le processus de conception en ingénierie et les méthodes associées sont enseignés dans les universités du monde entier, y compris (mais sans s'y limiter) celles dont les programmes d'ingénierie sont accrédités par ABET ou l'Accord de Washington.