Démarche méthodologique pour la conception préliminaire et interactive

by David Ríos zapata

Doctoral thesis in Conception

Under the supervision of Jérôme Pailhes and Ricardo Mejia Gutierrez.

defended on 14-12-2018

in Paris, ENSAM and the jointly supervising institution l'Universidad EAFIT , under the authority of École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , in a partnership with Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux (laboratoire) and Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux (laboratoire) .

Thesis committee President: Pascal Lafon.

Thesis committee members: Jérôme Pailhes, Ricardo Mejia Gutierrez.

Examiners: Émilie Poirson, Denis Cavalluci.

  • Alternative Title

    Methodological approach for interactive preliminary-design


  • Abstract

    Preliminary design decision-making processes are related to the prioritisation of design specifications and variables in order to develop solutions that are closer to product's requirements. Nevertheless, the size of the information is often large and hard to understand: keeping in track the list of dependent variables, independent variables and design objectives is a challenging task, with potentially reprocessing and loss of time, especially when it is necessary to identify how a modification on a variable might impact the performance of the product.The objective of this thesis is to generate a method that can obtain a trade-off among the design objectives desirability. This trade-off process is supported on two aspects: i) the development of a traceability model, managing information from the input requirements (in the linguistic field) up to the variables definition (in the real numbers field). ii) A design amelioration framework, based on the definition of the design objectives desirability functions; the propagation of these functions until design variables allow to calculate the combinations of values that maximise the global desirability of the solution.The proposal of the thesis can be understood as a hybrid approach, including an interactive exploratory part and an inductive interactive part. On the exploratory part, designers can modify the variables using visual tools in order to understand in real time how these modifications have an impact on the design objectives. On the inductive part, designers make use a proposed pre-sizing method that calculates the values of the variables that maximise the desirability of the design objectives. This proposal is developed to perform on a multidisciplinary design environment, facing, either convex and non-convex problems.


  • Abstract

    Les processus de prise de décision dans la conception demandent aux concepteurs de prioriser les spécifications et les variables afin de développer des solutions plus proches des objectifs du produit. Néanmoins, la taille des informations est souvent volumineuse et difficile à comprendre : garder la trace de la liste des variables dépendantes, des variables indépendantes et des objectifs de conception est une tâche complexe, avec potentiellement des retraitements et perte de temps, surtout lorsqu'il est nécessaire d'identifier quand une modification sur une variable peut avoir un impact sur les performances du produit.L'objectif de cette thèse est de proposer une méthode qui permettant d'obtenir un trade-off entre les objectifs de conception. Ce trade-off est basé sur deux aspects : i) le développement d'un modèle de traçabilité, gérant les informations à partir des exigences du produit (dans le domaine linguistique) jusqu'à la définition des variables (dans le domaine des nombres réels). ii) un cadre d’amélioration de la conception, fondé sur la définition des fonctions de désirabilité des objectifs de conception. La propagation de ces fonctions jusqu’à les variables de conception permettent de calculer la combinaison de valeurs qui maximisent l’index global de désirabilité de la solution.La proposition de thèse peut être comprise comme une approche hybride, comprenant une partie exploratoire interactive et une partie interactive inductive. Sur la partie exploratoire, les concepteurs peuvent modifier les variables à l'aide d'outils visuels afin de comprendre en temps réel l'impact de ces modifications sur les objectifs de conception. Sur la partie inductive, les concepteurs utilisent une méthode de pré-dimensionnement proposée, qui calcule les valeurs des variables qui maximisent la désirabilité des objectifs de conception. Cette méthode fonctionne sur un environnement de conception multidisciplinaire, avec des problèmes convexes ou non-convexes.


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