Plans d'expériences pour l'ingénierie

Analyser le Comportement global d'une conception

Le fonctionnement dit "nominal" d'un système repose sur des valeurs de paramètres de conception choisies idéalement pour obtenir une fiabilité et une performance conformes au besoin, sous des contraintes variées (coût, poids, volume...).

La détermination de ces valeurs nominales, parmi celles physiquement possibles et conceptuellement faisables, peut se faire de façon empirique ou via des méthodes structurées par les mathématiques.
Ces dernières s'appliquent indépendamment de la nature des paramètres et garantissent, sous certaines conditions, la meilleure connaissance du comportement du système étudié et ceci au moindre coût en nombre de calculs ou d'essais physiques. Le comportement est connu globalement, et non plus localement aux valeurs nominales, en ce sens que les variations des grandeurs observées sont modélisées pour toutes les dimensions (paramètres) du domaine de conception. Les interactions entre paramètres, souvent critiques, sont ainsi pris en compte.

La méthode des plans d'expériences consiste donc à trouver un compromis optimal entre l'effort à fournir pour les résultats escomptés et la richesse de la connaissance du système obtenue à la fin du processus. Cette connaissance regroupe, en particulier, la hiérarchie des influences des paramètres et de leur interactions ainsi que, le plus souvent, les formulations polynomiales des grandeurs d'intérêt en fonction des paramètres.

L'ensemble de ces résultats constitue un modèle prédictif comportemental du système, très facile d'utilisation, permettant le choix des meilleures valeurs de paramètres soumis aux contraintes de conception.

Enfin, lorsque la méthode est correctement appliquée dans un esprit collaboratif, elle facilite la capitalisation des connaissances et la comparaison des concepts étudiés.

Objectifs et apports de la formation

Parmi les très nombreuses méthodes de construction et d'exploitation des plans d'expériences, ce "Master Class" se limitera à exposer celle le plus directement exploitable dans un environnement industriel où la conception optimale de systèmes mécaniques au sens large est en jeu. A ce titre, les participants auront acquit, relativement aux plans d'expériences :

• Un exemple emblématique, simple et représentatif de ses caractéristiques principales,
• l’historique, le contexte général de leur emploi, et un aperçu des nombreuses variantes utilisées,
• la justification et la compréhension de la méthode d'optimalité,
• la compréhension de la régression linéaire en tant que base de la méta-modélisation,
• l'analyse d'un plan et de ses qualités vis à vis des résultats attendus,
• la faculté d'améliorer un plan lorsqu'il a été réalisé de façon dégradée ou, à l'inverse, lorsqu'il est trop coûteux en termes d'essais ou de calcul,
• quelques exemples illustratifs de construction et d'amélioration,
• la capacité d'exploiter les principaux résultats, signifiance des termes polynomiaux, surface de réponse, etc, ainsi que des notions et des exemples d'usage sur les scripts en langage open source "R" appliqués au pré et post traitement des plans,
• quelques bibliographiques et "Mooc" pour aller plus loin.

A qui s’adresse ce stage ?

• Les (futurs) praticiens sont les plus concernés par cette formation. Plutôt dans un service de conception, ingénieurs ou techniciens, la motivation d'apprendre prime sur les connaissances. Selon l'audience, une attention particulière sera donnée aux parties les plus théoriques.
• Les managers soucieux de comprendre les enjeux et de mesurer les bénéfices pour leur environnement sont pleinement concernés également.

Cadre et contexte de la formation

La méthode structurée des plans d'expériences constitue une aide précieuse à la décision, du fait qu'elle vise à obtenir le maximum de connaissances utiles sur un système au moindre coût. Elle s’applique donc dans presque tous les domaines où la compréhension d’un comportement d'un système et le choix des meilleures solutions sont requis. Elle s'insère particulièrement bien dans la conception optimale virtuelle, car elle prépare idéalement la validation physique du concept en justifiant les comportements observés et la fiabilité attendue.

La quatrième partie, la plus applicative, repose beaucoup sur la présentation des scripts "R" et leur exploitation. La connaissance de ce langage "open source" n'est pas requise mais l'installation de Rstudio ("open source") avant cette dernière session sur les ordinateurs des participants maximisera le bénéfice de cette formation.

Cette "master class" est organisé en quatre volets répartis sur 4 jours, de 4 heures chacun . Les séances seront ponctuées par des mini-quiz et par une pause de 15 mn après deux heures de cours.

Programme

Session 1: Introduction

• Objectifs et déroulement du cours en quatre sessions
• Recueil des connaissances et attendus des participants
• Exemples emblématiques représentatifs des principales caractéristiques des plans d'expériences
• Justification et Position de la méthode en conception
• Démonstration de la construction optimale d'un plan d'expériences
• Les Plans d'expériences parmi les méthodes de Modélisation
• Revue et Questions / Réponses

Session 2: Un peu plus de théorie

• Rappel de la session 1
• Principe de construction du méta modèle par la régression linéaire et application sur un exemple • Principe de l'Analyse de la Variance (ANOVA)
• Le test de signifiance des termes du méta-modèle
• Le dimensionnement du plan relativement aux objectifs
• Revue et Questions / Réponses

Session 3: Qualité du plan d'expériences

• Rappel de la session 2
• Qualité versus coût de réalisation du plan
• Comment réduire un plan? Ou l'augmenter? et l'améliorer?
• Exemples
• Exploitation des résultats (diagrammes d'influences, surfaces de réponses)
• Revue et Questions / Réponses

Session 4: Application dans l'environnement Rstudio-R

• Rappel de la session 3
• Présentation sommaire de l'environnement Rsudio et du langage R
• Présentation des données d'entrée d'un plan d'expérience à faire ou à exploiter
• Démonstration des scripts de traitements des plans d'expériences Matériel pédagogique: Liens, Mooc, bibliographies,…
• Revue d'ensemble et Questions / Réponses / conclusion

Event Type: Training Course (new as Webex)

Member Price: €1100

Non-Member Price: €1320

Dates

Instructeur

Gilles Besombes

Après quelques escapades multiples estudiantines et professionnelles en France et au Canada dans l'ingénierie, 33 années ont été passées chez Valeo, de coordinateur informatique technique et scientifique pour le Groupe à la responsabilité du Calcul Modules et composants dans la Branche Thermique Habitacle. Les dernières années furent dédiées à des projets collaboratifs nationaux et européens ainsi qu'à la formation orientée vers les plans d'expériences numériques en milieu industriel.
Ces derniers ont été largement utilisés en tant qu'aide à la décision en R&D.

Cadre et contexte des formations NAFEMS

Les formations dispensées par NAFEMS sont indépendantes de tout produit logiciel et de toute solution commerciale. Les nombreux exemples qui illustrent le cours ont pour seul objectif d’aider à la compréhension des concepts et de donner une représentation concrète aux notions présentées.

Par ailleurs les stages en mode virtuel ou en présentiel, volontairement limités en nombre de participants, facilitent l’interaction entre le(s) formateur(s) et les stagiaires et permettent une attention particulière aux attentes de chacun. En formule intra-entreprise (in-house) il est possible, après entente entre le formateur et le(s) responsable(s) du stage, de personnaliser le contenu de la formation au contexte de l’entreprise.

Les cours sont la propriété intellectuelle de NAFEMS et ne peuvent être ni recopiés ni diffusés par quelque moyen que ce soit sans l’accord explicite de NAFEMS ou de ses représentants et sans en acquitter les droits. Les supports de cours PDF en mode virtuel sont protégés par le logiciel LockLizard.

Les Formations sont éligibles au plan de formation et une convention de formation sera établie par l’organisateur DFL Consulting SARL

96 Boulevard Maurice Berteaux – 95130 Franconville SIRET : 453 538 027 00013

Déclaration d’activité enregistrée sous le numéro 11950584695 auprès de la Direction Régionale des Entreprises, de la Concurrence, de la Consommation, du Travail et de l’Emploi (DIRECCTE)

Langue: français

Nombre minimum de participants: 6

Mode: en ligne via Webex

Durée: 4 heures par jour sur 4 jours

A l'issue de la formation, une fiche d'évaluation est remplie par le participant qui reçoit en retour une attestation certifiée de NAFEMS.

Contact NAFEMS: didier.large@nafems.org mobile 06 85 88 21 62