Optimisation de systèmes et analyse de données

Maximiser la performance globale des systèmes grâce à la prise en compte des interactions multi-physiques et entre composants, et optimiser la réactivité de l’entreprise grâce à des processus d’analyse souples et agiles : la connaissance des compromis technico-économiques sécurise la stratégie et libère l’innovation.

L’optimisation de système : la synergie des compétences pour la performance globale

Comment évaluer rapidement l’impact global du changement d’un paramètre du système, quand il faut mobiliser les experts de chaque discipline physique sur chaque sous-système ? Comment rendre le développement agile pour s’adapter à l’évolution des exigences et des incertitudes au cours du cycle de vie du système ?

Bertin Technologies accompagne l’industrie dans les phases de recherche de solution optimale de design et de fabrication.

Tout système est soumis d’une part à différentes physiques telles que l’aérodynamique, la thermique et la tenue structurelle, et d’autre part doit répondre à divers objectifs de performance maximale, risque contrôlé, coût minimal, souvent antagonistes.

L’enjeu est de s’assurer de prendre les bonnes décisions dans l’arbitrage des paramètres influents au seul profit du système complet et non d’un sous-système.

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Illustration Principe de l’optimisation à base de modèles

Une approche fédératrice et efficace

Bertin a mis au point une méthodologie pour coupler les différents modèles de comportement des disciplines influentes et exploiter les techniques d’optimisation adaptées aux objectifs et aux contraintes propres à chaque système. Des campagnes d’évaluation (généralement numérique) au niveau du système complet peuvent être menées sur de larges plages de variation des paramètres ; en plus de quantifier les compromis multidisciplinaires et d’aider à leur compréhension, l’information issue de ces campagnes fournit une base ré-exploitable grâce aux techniques d’analyse de données pour hiérarchiser les facteurs influents, ajuster des modèles de prédiction, découvrir des corrélations, etc.

Le gain est décisif pour le client dès les premières étapes d’automatisation (couplage, chainage des modèles) : les différents experts passent moins de temps à décliner les évolutions du système pour leur spécialité, au profit de réflexion et de créativité en interaction avec le projet.

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Illustration Les étapes de la méthodologie de Modélisation, Simulation, Optimisation au niveau système

Des techniques à la pointe pour innover et capitaliser

Bertin veille sur l’état de l’art et investit dans la R&D de techniques pour faciliter l’optimisation des systèmes, comme :

  • Réduction de modèle, pour raccourcir drastiquement les budgets de simulation en conservant les propriétés essentielles du modèle
  • Quantification des incertitudes, pour tenir compte de la précision des résultats dans les décisions
  • Intégration de briques Open Source, pour bénéficier de développements et validations communautaires s’ils existent.

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Illustration Dimensionnement de système de chauffage assurant l’accès de navires en Arctique par modélisation  multi-physique (thermique et fluide)

L’optimisation de système passe par l’accélération (jusqu’au quasi temps réel) du processus de simulation globale, également indispensable pour :

  • Toute approche multi-évaluations : études paramétriques, statistiques, stochastiques
  • Les applications en temps réel (jumeau numérique) utiles en formation, conception/test d’interfaces utilisateur, diagnostic en opération
  • L’utilisation de plateformes matérielles allégées comme les contrôleurs industriels, applis web, mobiles.

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Illustration Optimisation de composant critique de moteur en Formule 1

 

Une équipe motivée et prête à relever les challenges

Bertin regroupe des ingénieurs et docteurs aux compétences complémentaires en physique, mathématique et informatique, habitués à travailler ensemble et à l’écoute du client. Notre équipe privilégie la valeur pour le client, dans la sélection et le développement des éléments logiciels commerciaux, open source ou maison les plus pertinents.

Bertin dispose de ressources propres exclusivement dédiées aux calculs pour ses clients.

Bertin tire ainsi le meilleur résultat des problématiques qui lui sont confiées, que ce soit en terme :

  • d’étude : éléments d’aide à la décision
  • de processus (en conception, validation) :  évolution des usages.

La traçabilité des configurations étudiées et des choix contribue à la qualité des projets.

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Illustration Couplage HF combustion/acoustique

L’exploitation consistante des résultats au bénéfice de tous

Les techniques d’analyse puis de visualisation de données sont d’autant plus percutantes qu’elles sont utilisées en lien étroit avec la compréhension des phénomènes physiques :

  • pour prévoir la conception : étude de marché, veille technologique, analyse de la concurrence
  • pour planifier/exploiter les simulations et essais : définition de plan d’expériences, compréhension du système, sélection des paramètres les plus influents, classification de points de fonctionnement ou de configurations, …
  • pour traiter et présenter les résultats : analyse des corrélations, sensibilité aux incertitudes.

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Illustration Exemples d’exploitation de données

Exemples d’activités d’optimisation combinant sens physique et techniques mathématiques/numériques

Optimisation globale d’interactions de sillage turbulent entre éoliennes d’ un parc

La complexité et l’exigence de fiabilité des systèmes augmentent sans cesse. Cette tendance oblige à intégrer dans les processus de conception des modélisations de plus en plus coûteuses, que ce soit en temps ou en capacité de calcul. Pour optimiser la performance et la réactivité durant le cycle de conception, Bertin s’est engagé avec ses partenaires dans un projet de réduction de modèles de phénomènes complexes : le projet MECASIF.

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Illustration Eolienne modélisée dans MECASIF

Cette démarche a été utilisée pour un industriel Eolien. Il s’agissait de réaliser une modélisation aérodynamique turbulente multi-échelle du sillage derrière chaque éolienne pour optimiser les interactions avec ses voisines, et ainsi produire un maximum d’électricité.

Bertin a mis au point une stratégie originale multi-niveaux de réduction qui rend accessible l'optimisation globale d'une ferme en combinant :

  1. Une base physique/expertise métier : facteur 10 entre modèle réduit et modèle complet
  2. Une base mathématique : facteur 50.000 entre modèle réduit et modèle complet.

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Illustration Stratégie multi-niveaux de réduction de modèle

Synthèse de données météos pour l’aide à la décision

Dans le cadre d’expérimentations technico-opérationnelles de produits d’aide à la décision, Bertin a proposé et étudié la faisabilité d’orientations méthodologiques pour synthétiser les données météorologiques, en vue de permettre leur utilisation opérationnelle (ressources informatiques et délai réduits) pour calculer leur impact sur les systèmes d’armes : Analyse en Composantes Principales et Classification.

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Illustration Impact de la synthèse de données et résultat opérationnel

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