La simulation, outil de compétitivité

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Pangea, le supercalculateur de Total (ici à Pau), verra sa puissance multipliée par trois d’ici 2016. Il disposera en 2016 d’une capacité de stockage de 27 pétabytes soit l’équivalent de 5,7 millions de DVD ! © Total

Déjà largement utilisée dans les grandes entreprises, la simulation numérique est appelée à jouer un rôle clé, côté conception, dans l’usine du futur.

Aujourd’hui, la simulation numérique est systématiquement pratiquée par les grandes entreprises de certains domaines comme la mécanique – aéronautique, automobile, défense… – pour concevoir leurs produits. Ses bénéfices sont immenses. En simulant leur comportement mécanique, thermique, électrique, aérodynamique en étudiant leur réponse en fatigue ou à des sollicitations vibratoires – la liste n’est pas exhaustive –, l’industrie a trouvé un formidable outil d’innovation et de compétitivité. Innovation, car avec la simulation, il est désormais possible de concevoir « bon du premier coup », donc de se lancer sans crainte dans des designs innovants. Pensez à l’Airbus A380. Compétitivité, car en « intensivement » on réalise des produits plus performants. Grâce à elle, on fait plus léger, plus économe en énergie, plus étanche, plus résistant. On améliore la longévité. On diminue les vibrations, on fait plus silencieux… En outre, la simulation ne se limite pas aux produits. Les procédés de production sont aussi l’objet du calcul numérique pour, eux aussi, être plus performants et plus efficaces.

Le rôle accru que la simulation est appelée à tenir dans l’usine du futur est tel que, via le plan Supercalculateurs, l’un des 34 plans (10 désormais !) de la Nouvelle France
industrielle, elle fait l’objet d’une attention toute particulière. Ce plan vise à développer les architectures massivement parallèles des supercalculateurs ultra-puissants de demain, ceux qui seront en particulier nécessaires pour les simulations les plus complexes. Il vise également à développer les codes de calcul aptes à profiter pleinement de ces architectures. « Ce sont des outils absolument indispensables à la compétitivité des entreprises françaises », justifie Gérard Roucairol, responsable de ce projet. Et il explique : « Aujourd’hui, 80 % des usages de la simulation sont le fait de six grands domaines : la défense, le manufacturing, l’énergie, le climat et l’énergie. Notre objectif est de fortement développer son utilisation dans d’autres secteurs tels que le végétal, les matériaux nouveaux, la ville du futur, la santé et le multimédia, notamment. »

Insatiable de calculs

Pourquoi faut-il des calculateurs si puissants ? Parce que la simulation est insatiable. Exemple. Une entreprise comme Alstom a de longue date eu recours à cet outil pour concevoir ses turbines. Elle a commencé par simuler le comportement d’une aube de turbine. Puis, puissance de calcul aidant, l’intégralité de la roue de la turbine, avec toutes ses aubes. Puis la turbine complète et cela toujours plus finement. A chaque avancée de la simulation correspond des améliorations des turbines. Leur rendement est amélioré, celles-ci sont plus stables sur une plus grande plage d’utilisation. Les marges en conception sont mieux maîtrisées, un temps important est gagné sur les essais (qui restent malgré tout indispensable). Guillaume Devauchelle, vice-président de l’innovation et du développement scientifique de Valeo, souligne pour sa part : « Dans l’industrie automobile, nous devons améliorer sans cesse les performances sans grever les prix ce qui nous impose de simuler de plus en plus finement, pour aller jusqu’à frôler les limites de la physique. » Ce qui se traduit par le recours à des calculateurs toujours plus puissants. Valeo est ainsi l’un des industriels avec Safran, Thales et autres L’Oréal, qui accèdent à une partie du temps de calcul du supercalculateur du CEA pour satisfaire leur besoin les plus pointus. Par ailleurs, Total dispose, à Pau, d’un des plus gros supercalculateurs industriels au monde (photo). Appelé Pangea, cet équipement capable d’effectuer 2,3 millions de milliards d’opérations par seconde, permet au groupe pétrolier d’obtenir plus rapidement des images plus précises du sous-sol de notre planète.

Le cloud, une nouvelle voie 

Désormais une nouvelle époque commence, celle de la simulation dite « multiphysique ». On ne veut plus se contenter de simuler des grandeurs physiques différentes – par exemple l’effet des contraintes mécaniques et thermiques sur une pièce – l’une après l’autre mais simultanément de façon à tenir compte des corrélations entre les effets de ces paramètres. Le moyen de simuler de façon plus réaliste encore mais aussi… de consommer toujours plus de puissance informatique. C’est quasiment sans fin. Grâce au cloud, une nouvelle voie s’ouvre à la simulation. La possibilité de généraliser l’accès à des supercalculateurs à toutes les entreprises, ce que préfigure l’exemple de Valeo. Un moyen de doter les ETI, voire les PMI les plus en pointe, de moyens de calcul, qui autrement leur seraient parfaitement inaccessibles. S’il n’y a pas trop de souci à se faire pour les grands groupes, la situation des PMI face à la simulation est identique à celle de la robotique : elles sont notoirement sous équipées et ne tirent pas suffisamment profit de cet outil. Un versant du plan Supercalculateurs s’adresse d’ailleurs à elles, avec un ensemble de mesures qui visent à la diffusion de la simulation numérique vers le tissu industriel des PME et ETI, et qui sont en train d’être définies.

 

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