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Auteurs > M > Mahdjoub Morad
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La réalité virtuelle pour une conception de systèmes mécaniques centrée sur l'utilisateur


Université de Franche-Comté, UFC, UTBM / 06-12-2007
Mahdjoub Morad
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Nos travaux de thèse menés au sein du laboratoire Systèmes et Transports dans l équipe Ergonomie et Conception des Systèmes traitent de la conception de systèmes mécaniques centrée sur l utilisateur. Notre recherche est plus spécifiquement orientée vers l étude des systèmes mécaniques de type poste de travail. En effet, l une des problématiques actuelles pour les industriels est de pouvoir concevoir des postes de travail en adéquation avec la composante humaine et ceci dans le but d éviter l apparition de disfonctionnements qui sont aujourd hui matérialisés par des maladies professionnelles de type Troubles Musculo-Squelettiques (1ère maladie professionnelle déclarée en France et en Europe). Nous proposons pour cela d étudier la notion d usage (ou d utilisabilité) des produits industriels à travers l intégration de la discipline ergonomie dans le processus de conception. En effet, nos travaux bien que conduits dans le domaine des Sciences Pour l Ingénieur, spécialité Génie mécanique (60ème section du CNU), ont tenté de prendre en considération le point de vue du métier ergonomie à travers une approche pluridisciplinaire. Dans ce contexte, nous positionnons notre recherche dans les domaines du Design For Ergonomics (conception pour l ergonomie) et du Design For Usability (Conception pour l utilisabilité) qui s inscrivent plus globalement dans le Design For X (Conception en vue de X). Ainsi, notre objectif est de définir des méthodes et des outils qui visent à être intégrées au processus de conception de produit pour concevoir l usage par l intégration du métier ergonomie. Pour cela, à travers une première série d expérimentations menée dans le domaine de la fabrication d articles de maroquinerie de luxe, nous étudions successivement deux hypothèses de recherche. Notre première hypothèse de recherche introduit l idée que : concevoir l usage d un système mécanique, à l état numérique, équivaut à concevoir une interaction entre l utilisateur réel et ce système. Dans cette optique de recherche, nous étudions le domaine d application du prototypage virtuel qui présente aujourd hui une montée en puissance importante grâce à la généralisation des outils de simulation numérique dans le domaine de l ingénierie mécanique et de la conception. La deuxième hypothèse de recherche consiste à étudier la contribution de la réalité virtuelle, en tant qu outil de prototypage virtuel temps réel, pour concevoir la fonction d usage d un produit donc l interaction homme/produit numérique. Dans le cadre d une deuxième série d expérimentations conduites dans le domaine de l industrie automobile et de l agroalimentaire, nous étudions une troisième hypothèse de recherche. Cette troisième hypothèse de recherche suppose que la RV peut être utilisée pour concevoir de manière interactive le couple produit/usage plus tôt dans le processus de conception et notamment durant la phase d études préliminaires. Dans un souci de généralisation de nos résultats expérimentaux, nous avons émis différentes limitations à nos résultats. Ces dernières nous ont amené à considérer l intégration de la réalité virtuelle dans le processus de conception à travers la définition d activités de conception. Nous proposons ainsi une quatrième hypothèse de recherche : la réalité virtuelle peut être intégrée, de manière structurée, au processus de conception et de développement de produits centré sur l homme . Notre contribution finale, basée sur le retour d expérience de l ensemble des expérimentations présentées, introduit donc une méthodologie originale de Conception de l Usage assistée par Réalité Virtuelle (CURV). La première originalité de nos travaux est de proposer l application de notre méthodologie à tous les stades de la conception mettant en jeu des maquettes numériques (ou prototype virtuel). Nous introduisons pour cela la notion de point de rencontre virtuel qui permet de soutenir la collaboration et l intégration des différents métiers dans la conception. La méthodologie CURV définit de manière structurée l impact des outils de RV durant le processus de conception du produit et de l usage associé. Ainsi, nous avons défini les acteurs de la conception touchés par les simulations en RV du prototype virtuel et de l usage associé mais aussi le contexte d action pour les concepteurs à travers la définition de rôles qui peuvent leur être assignés lors des simulations en RV. Nous proposons ainsi trois activités de conception mettant en oeuvre les outils de RV, dans le cadre de la méthodologie CURV, qui sont l analyse ergonomique qualitative du couple produit/usage en RV, l évaluation ergonomique quantitative du couple produit/usage en RV et la conception en RV du prototype virtuel et de l usage associé. La première activité de conception en RV propose d évaluer, de manière immersive et interactive, le couple produit/usage sur la base de commentaires subjectifs (aspects qualitatifs de l usage). La seconde originalité de nos travaux est de proposer une deuxième activité de conception, supportée par la RV, qui intègre des outils d analyses ergonomiques quantitatifs de l usage pour compléter les recommandations qualitatives déjà obtenues. La troisième originalité de nos travaux réside dans la troisième activité de conception en RV qui consiste à modifier de manière interactive et en temps réel le prototype virtuel lors des simulations en RV en fonction des évaluations ergonomiques (objectives et subjectives) précédentes. Pour cela, nous avons développé un module d assemblage en RV, de type CAO, qui permet à l ingénieur mécanicien de modifier dans une certaine limite l architecture du poste de travail virtuel. Un retour direct, des modifications apportées lors des simulations en RV, au niveau du modèle CAO natif est réalisé grâce au couplage des outils de RV et des outils de CAO paramétrée ce qui diminue en partie les problèmes d interopérabilité. Nous assurons finalement une continuité dans l évolution du prototype virtuel au cours de sa conception. En effet, les paramètres modifiés sur le prototype virtuel sont stockés dans un outil de conception collaboratif de type PLM et peuvent être réutilisés, par la suite, par d autres acteurs de la conception, assurant ainsi une mise à jour permanente des données du produit.

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