La mécanique constitue une discipline de base du domaine des sciences physiques

Contexte, positionnement et enjeux

L’objectif de ce chapitre est de positionner nos travaux de recherche par rapport à la communauté scientifique du génie industriel en général, plus particulièrement de l’ingénierie de conception et par rapport aux axes de recherche de deux laboratoires qui encadrent cette thèse (LTAFC et LCPI) et des laboratoires nationaux et internationaux. Nous nous concentrerons sur l’identification des verrous scientifiques de notre travail tout au long de ce chapitre.

1.1.1 Génie mécanique La mécanique constitue une discipline de base du domaine des sciences physiques et couvre plusieurs aspects scientifiques, technologiques et industriels qui concernent de près ou de loin les systèmes mécaniques. En effet, on peut mettre la mécanique fondamentale comme un noyau central autour duquel des aspects théoriques (mécanique analytique, mécanique numérique) et expérimentaux sont regroupés. En outre, ce noyau est entouré par deux grands domaines, à savoir la mécanique des solides et la mécanique des fluides, qui réunissent de nombreux champs du savoir : matériaux, structures, mécanismes, acoustique, thermique, écoulements (Devalan, 2009).

1.1.2 Génie industriel La définition communément admise du « génie industriel » (Industrial Engineering) est proposée par l’Institute of Industrial Engineers (IIE) comme étant « la conception, l’amélioration et l’installation de systèmes intégrés mettant en jeu des hommes, des matériaux, des équipements et de l’énergie. Il s’appuie tant sur les connaissances spécialisées et les aptitudes dans le domaine des mathématiques, de la physique et des sciences sociales que sur les principes et méthodes des sciences de l’ingénieur, ceci pour spécifier, prédire et évaluer les résultats de ce type de système. ».

Cette définition montre la pluridisciplinarité de ce domaine et le considère comme le carrefour des sciences humaines, économiques et sociales et les sciences exactes et naturelles. Sa préoccupation est de les implémenter dans les systèmes afin d’en extraire des améliorations. Le génie industriel s’intéresse ainsi à trois disciplines : conception de système ; amélioration de système ; installation de système (Lahonde, 2010). Ce travail de thèse touche le domaine du génie industriel dans la mesure où nous nous intéresserons au champ de la conception. Plus précisément, nous visons l’amélioration de la conception préliminaire d’un produit.

1.1.3 Science de la conception La conception est une activité cognitive par laquelle une solution à un problème peut être établie (Ullman, 2010). Depuis longtemps, on tente de solutionner des problèmes par la conception sans même connaitre ou penser que cela puisse être une science, comme un comportement naturel (Audoux, 2019). Cette activité n’a été jamais considérée comme une science qu’après les années 1960. Selon l’axe chronologique, son évolution connaissait deux étapes majeures (Cross, 2001).

Cette évolution est marquée par l’apparition de différents processus de conception. Selon Tomiyama et al. (Tomiyama et al., 2009), ces processus sont intégrés dans les programmes académiques et enseignés. L’éducation des sciences de conception contribue à leur popularisation, mais aussi à leur acceptation en tant qu’une science. En ce qui concerne les sciences de conception, la conception est définie par plusieurs chercheurs comme étant un recueil de connaissances théoriques et empiriques autour du processus de conception (Le Moigne and Simon, 1991). L’objectif de la présente thèse est d’apporter une approche de conception et d’optimisation pour l’amélioration de la conception préliminaire d’un produit. En ce sens, notre travail de thèse se positionne à l’intersection des méthodologies de conception (approche de conception) et des méthodes de conception (méthodes d’optimisation, les outils de simulation et de calcul) comme l’indique le point noir sur la Figure 1.1. Ce positionnement est justifié par les apports attendus par ce travail et le positionnement des laboratoires encadrant cette thèse. Dans le processus de conception d’un produit, la phase regroupant les étapes de recherche de concepts et de conception architecturale est dite conception préliminaire (Figure 1.2). Durant cette phase, un choix d’un principe de solution ou d’un concept de principe (Yannou, 2001) est effectué suivant les exigences du CdCF, suivi par la détermination des choix structuraux et technologiques (composants, matériaux, pré-dimensionnement du produit) de ce concept. A ce stade, les concepteurs manipulent des données et des connaissances hétérogènes provenant de différentes disciplines, de domaines divers dont les relations sont souvent imprécises ou connues de façon partielle (Travé-Massuyès et al., 1997).