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La Conception assistée par ordinateur (CAO) est le domaine des logiciels et des techniques permettant de concevoir, de tester, et de réaliser des outils et des produits manufacturables.
L'informatique et l'aide à la conception. [modifier]
Tout système technique est l'association de fonctions. L'agencement de ces fonctions, leurs interactions, les incompatibilités éventuelles font partie du savoir de l'ingénieur. Lorsque le système est affecté d'un nombre trop grand de paramètres, il devient difficile de tout contrôler. La CAO permet de concevoir des systèmes dont la complexité dépasse la capacité de l'être humain comme par exemple en micro-électronique. La conception virtuelle permet l'appréciation globale du comportement de l'objet créé avant même que celui-ci n'existe. En CAO, on ne dessine pas, on construit virtuellement un objet capable de réagir dans son espace non réel selon des lois régies par le logiciel. Le résultat, appelé maquette numérique constitue alors un véritable prototype évolutif.
Chaque corps de métier peut disposer d'un outil CAO. En mécanique, on peut concevoir une pièce où chaque forme répond à un besoin de fonctionnement ainsi qu'un mécanisme regroupant plusieurs pièces. En électronique, on peut assembler des composants (résistances, capacités, éléments de logique...) simulables : on pourra par exemple "construire" un nouveau micro-processeur regroupant plusieurs millions de transistors (3,1 pour le pentium). D'une certaine façon, la PAO s'inscrit dans cet ensemble d'outils d'aide à la conception (création de documents).
La CAO décolla dans les années 75-90, lorsque le coût de mise en place d’un poste se rapprocha du coût annuel d’un dessinateur. La mise en place fut un peu pénible au début en raison d’une nécessité de reprendre les plans existants. On s’aperçu à cette occasion que statistiquement près de 10% des cotations sur les plans existants étaient inexactes, que des références de plans existaient en double, qu’une référence unique pouvait correspondre à plusieurs plans légèrement différents, etc. Au bout du compte, le gain de fiabilité de l’information se révéla constituer un argument supplémentaire important décidant à généraliser la CAO.
Le matériel [modifier]
La CAO est connue pour être encore en 2007 une des applications informatiques les plus gourmandes en ressources informatiques. Après des années de seule présence de ces logiciels sur des stations de travail utilisant des système opératifs et des architectures matérielles propriétaires (Sun, IBM, Computervision, HP, Apollo, SGI, anciennement Silicon Graphics...), il aura fallu le développement d’ordinateurs individuels (PC ou MAC) suffisamment puissants pour assurer des fonctions très lourdes en calcul numérique :
- modélisation numérique ;
- simulation mécanique et calcul des matériaux ;
- représentation graphique ;
- dessin de plan ;
- manipulation d’objets 3D ;
- gestion de grands assemblages.
Cela a fait de la CAO une application importante de l’informatique.
Son importance stratégique conduit à lui faire utiliser des modèles permettant la communication des informations entre machines, au moyen de standards comme IGES, afin de ne dépendre ni d’un seul type de matériel, ni (trop) d’un seul logiciel. Nombre de projets de CAO font de surcroît intervenir des sous-traitants dispersés et il importe que les représentations soient parfaitement compatibles afin de permettre le travail en collaboration et à distance. C’est ce qui a été fait pour la modification d’architecture du CNIT en 1987.
On prend vite conscience de l’importance de la CAO dans n’importe quel environnement urbain, formé d’objets qui tous sans exception ont été dessinés avant d’être un jour fabriqués.
Domaine d'utilisation de la CAO [modifier]
Mécanique [modifier]
Le domaine de la mécanique est celui plus facilement associé à la CAO. Ces logiciels qui permettent une conception directe en trois dimensions, sont surtout intéressants pour les fonctionnalités proposées : aujourd'hui une pièce de tôlerie est modélisée en pliant virtuellement la tôle, un perçage est placé d'un simple clic, sans avoir à réfléchir sur le choix des formes volumiques -au sens mathématique- à adopter pour modéliser son propos. Si les premiers logiciels proposaient un historique figé (pas de retouche possible des formes déjà définies) les dernières versions utilisant la conception paramétrique autorisent toutes les modifications.
La CAO permet de prendre en compte automatiquement un grand nombre de contraintes (résistance des matériaux, capacité d’assemblage, fabrication, etc.) pendant la phase de conception d’un ensemble. Les logiciels correspondants sont utilisés lors d'une ou plusieurs phases du développement.
Ces logiciels aident non seulement à la création des pièces mécaniques, ou à la mise en œuvre de leur fabrication, mais aussi à la simulation de leur comportement, et donc à la validation des solutions retenues.
Une fois la création terminée, l'exécution automatique des plans, respectant les conventions de représentation est un jeu d'enfant. Le passage en mode 2D n'est plus ressort du dessinateur à la différence avec le dessin assisté par ordinateur qui demande de maîtriser à la fois, et en même temps, le fond (ce qu'on veut représenter) et la forme (le trait sur le plan), notions qui sont indépendantes pour le logiciel.
La cotation fonctionnelle, et la cotation sur le principe de l'indépendance sont désormais plus faciles avec les outils logiciels en conception paramétrique. Ce qui à été pensé lors de la conception de la pièce est répercutée à la bonne cote lors de la mise en plan automatique. Ce travail est supplémentaire pour le technicien utilisant un outil DAO.
En fonction des logiciels le terme 2D peut représenter soit la zone de mise en plan, soit une limitation à deux dimensions de l’espace de travail 3D. Cette limitation de l’espace peut être utilisé, par exemple temporairement pour faciliter la construction spatiale des éléments, ou de manière permanente pour la sauvegarde d’une cinématique plane dans un espace 3D.
Si le passage 3D au 2D ne pose plus aucun problème, le contraire est moins évident. Des recherches sont en cours et bientôt il sera possible de récupérer automatiquement les vieux plans sur calques.
Bien que la représentation 2D de modèles 3D soit parfaitement maîtrisée,et qu'il soit très facile d'obtenir des vues "plane" d'un modèle ou d'un assemblage 3D visuellement valable pour le néophyte, la mise en plan, est toujours laborieuse. Parent pauvre de la CAO, la mise en plan peine à évoluer, voire régresse fortement pour certains logiciels.
CATIA, édité par la société française Dassault Systèmes est un logiciel de CAO très utilisé dans l’industrie (initialement conçu spécifiquement pour l’aéronautique par la société Dassault Aviation, mais plus largement diffusé aujourd’hui notamment dans l'industrie automobile qu'il domine).
On peut aussi citer (par ordre alphabétique) :
- ACIS, noyau géométrique de la société Dassault Systèmes
- Brlcad, distribué sous licence GPL
- CADAM, inventé par la société américaine Lockheed, racheté par la société Dassault Systèmes,
- CADKEY/KEYCREATOR
- CATIA, de la société française Dassault Systèmes
- Euclid, de la société française Matra Datavision,
- I-deas, de la société américaine UGS
- Inventor, de la société américaine Autodesk
- MicroStation de la société américaine Bentley
- OneSpaceDesigner de la société CoCreate
- Open CASCADE Logiciel open source de CAO de haut niveau
- Pro/Engineer, de la société américaine PTC
- Rhinoceros, de Robert McNeel&Associates
- Sketchup
- SolidEdge (Wikipedia en), de la société UGS
- Solidworks, de la société Dassault Systèmes
- StudioTools, de la société Alias (Autodesk)
- TopSolid, de la société française Missler Software
- Tribon
- Thinkdesign, de la société Think3
- Unigraphics, de la société UGS
- Visionael, de la société américaine Sun
Voir Les logiciels de CAO
Électronique [modifier]
Des produits existent également pour la conception de circuits électroniques ou de microprocesseurs. La conception d'un circuit électronique présente deux difficultés :
- la première concernant le comportement électrique ou logique souhaité, est certainement la plus facile à traiter. On obtient un modèle informatique du schéma construit comme sur un outil DAO. Cependant, chaque composant est affectée d'une loi de comportement, ce qui fournit au final un modèle virtuel permettant des tests de fonctionnement.
- l'implantation réelle des composants sur le circuit imprimé est par contre un vrai problème technique; si les schémas simples trouvent facilement une solution, pour les circuits complexes la CAO est d'un grand secours. Le tracé des pistes doit parfois être établi sur une ou plusieurs couches.
Ces outils informatiques sont souvent appelés suite de logiciels, parce que leur utilisation comprend des phases indépendantes : la saisie schématique du circuit (le modèle de représentation), la simulation (modèle mathématique), le placement des composants, et le routage (pistes conductrices).
Exemples de logiciels d'électroniques (assembleurs de composants) :
La conception assistée peut parfois aller plus loin encore en proposant une aide à la création de "face" comme avec le logiciel "Front-Designer" ou "Front Panel Designer".
Le bâtiment [modifier]
Des logiciels existent pour la conception de bâtiment et édifice.
- Arcad
- ArchiCAD, de la société Graphisoft
- Allplan, de la société Nemetschek - http://www.nemetschek.fr/- Solutions informatiques pour la conception, la construction et la gestion de bâtiments et de biens immobiliers.Logiciel architecture.
- AutoCAD
- VectorWorks, de la société Nemetschek
- Microstation, de la société Bentley - http://www.abscisse-info.com/- Revendeur agréé par Bentley (formations et prestation 2d et 3d.
La confection [modifier]
… de vêtements ( par exemple Modaris de Lectra...), métier qui présente la particularité de la gestion des tailles…
L'orthopédie [modifier]
Les logiciels de CAO remplacent aujourd'hui peu à peu le plâtre dans le travail quotidien des orthopédiste-orthésiste. Le moulage plâtré du patient est en effet supplanté par des techniques de modélisation 3D (utilisant par exemple un appareil photo). La forme 3D obtenue est ensuite modifiée par un logiciel de CAO afin de concevoir l'appareillage orthopédique adapté au patient (corset, prothèse,...).
Les autres corps de métiers [modifier]
… de jardins et même la visualisation spatiale de molécules (Rasmol). Ils reprennent alors le sigle de CAO auquel on appose souvent un qualificatif (comme dans CAO Électronique ou CAO moléculaire), ce qui montre le succès de cette terminologie.
Les domaines connexes [modifier]
- Fabrication assistée par ordinateur
- Maquette numérique
- Prototypage
- Travail collaboratif
- Simulation informatique
- Stéréolithographie
- Création musicale assistée par ordinateur Cf informatique musicale
Salon [modifier]
Standards d’échange [modifier]
CAO mécanique [modifier]
- DWG (Drawing )(2D)
- DXF (Drawing eXchange Format)(2D)
- IGES (Initial Graphic Exchange Standard)(3D)
- SET (Standard d’Echange et de Transfert)
- STEP (STandard for the Exchange of Product model data en anglais)(3D)
- VDA-FS (Verband der Automobilindustrie-Flächenschnittstelle en allemand)
CAO moléculaire [modifier]
- PDB (Protein Data Bank)
- MDL (Molecular Design Limited)
- MSC (Minnesota Supercomputer Center)
- CIF
CAO électronique [modifier]
- GDSII
- OpenAccess
- LEF/DEF (Library Exchange Format/Design Exchange Format)
- Verilog/SystemVerilog
- VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)
- IDF
CAO orthopédique [modifier]
- AAOP
Voir aussi [modifier]
- Fabrication assistée par ordinateur (FAO)
- Conception paramétrique
- Station de travail
- Rasmol
- Acronymes de la CFAO
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