Choisir un outil de simulation ( 1D)


Posted on August 17, 2015 at 10:00 PM


mixed-mode speed controller schematics

L'utilisation de la simulation sur ordinateur est un outil reconnu de développement, tout le problème réside dans le choix, puisque la culture technique a suffisamment démontré son utilité. En fait, cela peut être très simple.

1. Etablir une référence

Saber ( Saber platform ) est l'outil parfait de simulation 1D pour construire une référence, car il sait tout faire, cependant son coût fait qu'il n'est rarement accessible aux petites entreprises sauf dans le cas de sociétés spécialisées dans la simulation. En téléchargeant les différentes plaquettes ( et elles sont nombreuses ! ), on peut lister tout ce qu'un simulateur peut savoir faire et établir ainsi un questionnaire à soumettre aux développeurs de ces logiciels.

2. Préparer une évaluation (benchmark)

C'est la solution la plus sûre pour vérifier la bonne adaptation d'un logiciel de simulation 1D avec son métier. La mauvaise démarche est de faire un benchmark pour un prototype en cours de réalisation dont on ne connait pas les performances, c'est très aléatoire. Un benchmark doit être réalisé avec des produits dont la défénition est bien connu et pour lesquels des résultats d'essais sont facilement disponibles.

Pour préparer une référence, voire une spécification, on pourra prendre comme base les points suivants :

Note:

  • bleu pour les besoins externes
  • vert pour les besoins techniques
  • ocre pour les besoins internes
  • rouge pour les coûts


  • Interface entre partenaires - approche (top-down) / (bottom-up)

    Utiliser un logiciel pour son propre développement est utile, mais c'est mieux encore quand il permet d'échanger des données ou des modèles, voire gagner des contrats auprès des partenaires d'un écosystème. Dans l'automobile et l'aéronautique, Saber a permis de valider nombre de concept en permettant la réalisation de nombreux modèles entre donneurs d'ordre et fournisseurs.

  • Le choix des utilisateurs - le facteur humain

    Avoir une personne à temps plein, c'est bien. Que le logiciel fonctionne avec des blocs ( type Simulink ), ou avec des composants ( type Spice ) n'est pas important. L'utilisateur devient alors un spécialiste. Si la charge de travail en simulation ne justifie pas un poste complet, mieux vaut retenir l'approche par composant, plus simple et plus naturelle. Mieux vaut éviter, si l'équipe ne se compose pas de plusieurs personnes, les logiciels dont les modèles sont à base de code objet comme C++.

  • La pérennité - Comment ne pas perdre son know-how

    Si le besoin de simulation n'est pas ponctuel, il est préférable de choisir un logiciel qui décrit ses modèles au format texte, (si possible dans un langage qui est un standard) et qui a au moins dix ans d'existence. Saber a au moins 20 ans d'existence. Et son langage propre ( MAST ) est simple.

  • La compatibilité - un choix de manager

    Etudier les standard, et faire une revue détaillée de chaque solution. Par exemple VHDL-AMS est en théorie une bonne solution, mais en pratique il faut réaliser de nombreux benchmark, car les moteurs de simulation dits "compatible" laisse au final leurs algorithmes propriétaires décider. Par exemple, Saber permet à ses modèles de modifier le pas de calcul, ce qui est impossible chez d'autres simulateurs pourtant labellisés VHDL-AMS : il y aura des problèmes de simulation selon le logiciel utilisé.

  • L'OS utilisé - Open Source ou Windows ?

    Windows est évidemment l'OS le plus répandu, cependant ses performances sont moindre que Linux. Le choix dépend de l'environnement informatique. Attention à l'Open Source qui ne veut pas dire "gratuit", dans certains cas c'est une affaire de spécialistes.

  • La puissance de calcul - spécifier le hardware

    Les deux paramètres importants sont la complexité du système à simuler et sa robustesse, cette dernière nécessitant des simulations paramètriques. La bonne solution consiste à avoir une machine puissante dédiée dans ses locaux. Il est toujours possible de renégocier les licences en cas d'utilisation multiprocesseurs. Cependant, les ordinateurs ont fait telle de progrès que les solutions complexes en réseau concernent peut les simulateurs 1D.

  • Les applications "temps réel" - une réflexion "système"

    Dans le cas où les cibles sont des microcomposants, un interface de développement doit exister, mais certain logiciels peuvent également s'interfacer avec des prototypes réels dans un cycle de développement le gain de temps peut être énorme. Saber RT a été une telle solution pour simuler des systèmes hydrauliques. Un prototype pouvait ainsi fonctionner sans que tous les composants soient disponibles. Les "Hardware modeler", ont été les précurseurs de cette solution.

  • Le support technique et la formation - les relations après-vente

    Le support technique est primordial dans la relation client, c'est l'interprétation de l'état d'esprit du partenaire choisi. Il ne doit pas seulement corriger les problèmes mais aussi apporter des idées. Pour la formation, mieux vaut privilégier le créateur du logiciel, les relations ultérieures n'en seront que plus riches.

  • Le nombre de domaines techniques - une démarche R&D innovante

    Hormis les éléments finis, Saber sait tout faire : hydraulique, thermique, électronique ... Il est plus facile d'amortir un tel logiciel si il est possible de faire des simulations multiphysiques. C'est aussi l'assurance de développer les produits dans les environnements les plus sévères. Cependant, un logiciel multi-physique ne sait pas tout bien faire. Par exemple, Saber n'utilise pas la mécanique des fluides ( dans son expression aux dérivées partielles ), comme Matlab ne modélise pas les composants électroniques de façon aussi pointue qu'un "Spice". Quelques noms car ces logiciels ne sont pas simples à découvrir :

    Simplorer

      www.ansys.com/.../simplorer
      A l'avantage d'être adossé à Ansys.

    Amesim

    www.plm.automation.siemens.com/.../amesim
    Amesim a été développé par Imagine à Roanne, puis intégré à LMS qui a rejoint Siemens...

    20Sim

      http://www.20sim.com/
      Un outsider intéressant, avec des aussi des Bond-graphs et le moins onéreux.

    Une catégorie à part sont les logiciels basés sur Modelica comme Dymola ou ou OpenModelica. Avec une approche similaire, on trouve un code propriétaire comme Ecosimpro. Tous réclament des connaissances de programmation plus poussés en particulier en sémantique "objet" et donc un apprentissage plus long.

  • Le coût de possession - une démarche qualité

    Ce coût est rarement calculé, sauf en électronique où les outils logiciels sont indispensables ou même gratuit. Pourtant, évaluer l'impact de la simulation en lieu et place de prototypes dans une entreprise apporte une démarche qualité naturelle.


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En quelques mots...

Quelques articles pour partager l'idée que les ordinateurs sont avant tout des machines à calculer et que selon un vocabulaire bien établi : c'est une approche "durable" en évitant la réalisation de prototypes bien trop coûteux et nombreux.