Méthodologie pour l'étude conceptuelle d'un système fortement innovant - Application au cas du circuit carburant d'un moteur d'hélicoptère

A methodology for the conceptual design of a radically innovative system- Application to a helicopter engine fuel system

• Auteur / Autrice : Adrien Monsimer
• Direction : Jean-Charles Maré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie mecanique, mecanique des materiaux
• Date : Soutenance le 19/04/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICA - INSTITUT CLEMENT ADER - Institut Clément Ader / ICA
• Jury : Président / Présidente : Nadege Troussier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Charles Maré, Jean pierre Nadeau, Eric Bonjour, Bernard Yannou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean pierre Nadeau, Eric Bonjour

Mots clés

Mots clés libres

Innovation de rupture

Étude conceptuelle

Circuit carburant

Conceptual study

Fuel system

Résumé

Dans de nombreux domaines industriels, l’innovation est mise en œuvre de manière incrémentale en cherchant à optimiser un concept donné. Ce type d’innovation est efficace sur le court terme, permettant d’arriver à améliorer le système avec une prise de risque limitée. Cependant, cette approche réduit fortement les opportunités d’amélioration future de ces systèmes. Pour faire face à des nouveaux besoins émanant des clients, l’innovation de rupture s’impose dans une vision long terme. Un changement radical de concept permet en effet de dégager des marges fonctionnelles permettant d’améliorer significativement le système. Le but de ces travaux de thèse a été, d’une part, de proposer un cadre méthodologique pour l’étude conceptuelle d’architectures de systèmes de puissance en rupture. Ceci consiste en la spécification des nouveaux besoins, la génération d’architectures système fortement innovantes, ainsi que la sélection des architectures les plus pertinentes. En s’appuyant sur une approche d’ingénierie système, ainsi que sur des techniques à l’état de l’art dans les domaines de la recherche de solutions innovantes (KCP, Brainwritting, Diagramme KJ), la combinaison des concepts (matrice morphologique) et de l’aide à la décision multicritères (TOPSIS, MAUT), une approche originale a été proposée. La méthode proposée a été appliquée au cas du circuit carburant d’un moteur d’hélicoptère chez l’industriel Safran Helicopter Engines. Ce contexte applicatif a permis de mettre en œuvre et d’évaluer les approches proposées dans un environnement industriel réel. Un outil implémenté sous Microsoft Excel a été développé pour le déploiement de la méthodologie proposée dans l’entreprise.

In several industries, incremental innovation has been used. This approach aims at optimizing a given design. It is efficient in the short term, and enables to improve the system at low risks. Anyway, incremental innovation implies a reduction in the capacity of future improvement. In order to deal with new customer needs, radical innovation is a must in a long-term consideration. Indeed, these radical changes allow to create new functional margins, enabling to make the system even better. The aim of this thesis work is, on the one hand, to propose a methodological framework for the conceptual design of radically innovative power system architectures. This implies tomorrow’s needs specification, strongly innovative architecture generation and best architectures selection. Based on a systems engineering approach, as well as state of the art techniques in the domain of creativity (KCP, Brainwritting, KJ Diagram), concepts combination (morphological matrix) or mutlicriteria decision making (TOPSIS, MAUT), an original approach has been proposed. On the other hand, this methodology has been implemented in an industrial framework in the case of a helicopter engine fuel system at Safran Helicopter Engines. This has enabled to obtain a return of experience on the industrial application of this methodology. A tool has been developed using Microsoft Excel for the industrial deployment of the methodology.