Étude de cas Rexroth Hydraudyne

Une rapidité et une précision accrues pour la conception de vérins hydrauliques

logo RexrothRexroth Hydraudyne est une division du groupe Bosch, une entreprise industrielle basée en Allemagne dont les activités touchent aussi bien les technologies automobiles que les réseaux haut débit. Implantée aux Pays-Bas, Rexroth Hydraudyne fournit des vérins hydrauliques spécialisés de grande capacité à des entreprises du monde entier. Ces vérins permettent d'entraîner et commander tous les types de mécanismes. Ils ont été utilisés pour différents projets majeurs, notamment un système d'écluse (un passage entre une voie navigable intérieure et la mer) sur le canal Hartel, à peine 16 kilomètres au sud de Rotterdam.

Pour concevoir les vérins hydrauliques industriels haute capacité, les ingénieurs de Rexroth Hydraudyne utilisent PTC Mathcad, un environnement de conception visuel permettant aux ingénieurs de tous les secteurs industriels de réaliser leurs dessins à partir de différentes sources de données lors de la phase de conception d'un produit et de documenter l'ensemble des formules et calculs mathématiques. Même si chaque vérin est un produit sur mesure, les calculs associés à chacun d'eux sont hautement standardisés et optimisés, pour une fiabilité maximale. Grâce à ces 10 années d'utilisation de PTC Mathcad, l'entreprise a pu réaliser des économies considérables sur ses coûts de production et améliorer sa coopération avec ses partenaires industriels.

Le service interne de recherche et développement de Rexroth Hydraudyne est responsable de l'ingénierie pour l'ensemble des vérins. « Il n'y a pas de deuxième chance », explique le responsable de l'ingénierie Marc Moolenaar. « Dans la plupart des cas, nous fabriquons un unique cylindre pour chaque tâche. Nous ne pouvons donc pas tester de prototype au préalable. Notre organisation offre une véritable « ingénierie à la demande ». Nous devons faire bien du premier coup. C'est pourquoi nous sommes particulièrement exigeants à l'égard de nos calculs techniques. »

Utilisé par plus d'1,5 million d'ingénieurs dans le monde, PTC Mathcad permet de travailler avec des expressions mathématiques à l'aide de la notation mathématique standard, tout en offrant la possibilité de recalculer, visualiser, présenter et publier avec une grande simplicité, y compris sur Internet. PTC Mathcad simplifie la tâche des ingénieurs lorsque ceux-ci communiquent la logique associée à leurs calculs. La solution permet de mettre en œuvre l'assurance qualité et la vérification de la conception et facilite la réutilisation des routines de calcul auxquelles ils ont fréquemment recours.

« En général, l'hydraulique ne représente qu'un aspect d'une plus grande entité », ajoute Marc Moolenaar. « De nombreuses entreprises collaborent sur le même projet. Et bien sûr, chaque personne consulte nos données de conception. Très souvent, le client revérifie nos calculs, notamment pour s'assurer que nous avons respecté les procédures, normes et marges de sécurité appropriées. Par conséquent, le calcul et la clarification sont étroitement liés. Avec PTC Mathcad, nous fournissons systématiquement les documents corrects. Il joue un rôle clé dans le [processus] de communication avec nos partenaires industriels. La présentation précise et cohérente de nos calculs aide nos clients à comprendre ce que nous faisons. Ils bénéficient d'une vue précise du résultat final. Et cela représente un avantage précieux. »

Situation avant PTC Mathcad

Rexroth Hydraudyne utilise PTC Mathcad depuis 1993. L'entreprise compte 16 ingénieurs d'études. Deux tiers d'entre eux utilisent quotidiennement le package. Avant l'acquisition de PTC Mathcad, les ingénieurs utilisaient pour leurs calculs un logiciel personnalisé, développé par un fournisseur. Cette solution, certes fiable, manquait de souplesse. Les nouveaux types de vérins, les nouvelles normes techniques et les nouvelles applications impliquaient systématiquement des modifications logicielles, exigeant des ressources considérables en termes de temps et de personnel. Les ingénieurs avaient besoin d'une solution plus souple et ont donc opté pour PTC Mathcad.

« Il est simple à appréhender », commente l'ingénieur d'études en chef Kees van de Grint. « Il offre des possibilités quasi-illimitées et vous donne toute latitude pour concevoir vos calculs selon vos besoins spécifiques. Vous commencez simplement à poser vos calculs sur un écran vide, comme vous le feriez sur papier. »

Grâce à son interface à documentation automatique, PTC Mathcad permet aux ingénieurs de combiner formules, texte et graphiques interactifs au sein d'un même document. Contrairement à la plupart des packages de calcul, tableurs et langages de programmation, l'interface à tableau blanc de PTC Mathcad accepte et affiche la notation mathématique naturelle par l'intermédiaire de frappes au clavier ou de clics sur les palettes de menus. Par conséquent, aucune programmation n'est nécessaire. Avec l'interface interactive, les ingénieurs peuvent modifier une variable ou un chiffre et recalculer instantanément le résultat, ainsi que les graphiques en 2 et 3 dimensions.

« Cette liberté est un atout majeur », poursuit Kees van de Grint. « Mais si vous voulez bénéficier d'une approche uniforme et d'une présentation cohérente, vous devez organiser tout cela correctement au sein du service. » Dans cette optique, il a commencé à élaborer un manuel technique il y a 3 ans. Celui-ci se présente sous la forme d'une bibliothèque électronique intégrée à PTC Mathcad, qui simplifie l'organisation des informations. La méthodologie relative aux calculs les plus importants y est décrite, avec un texte standard pour la clarification et l'indication des sources. Il suffit à l'utilisateur de copier les passages appropriés ou même de compléter les calculs. Une fois que l'utilisateur a entré quelques informations supplémentaires sur les matières et la situation spécifique, PTC Mathcad exécute automatiquement tous les calculs mathématiques. L'ensemble est ainsi disponible immédiatement.

Résultats

« Même les dessins réalisés avec Intergraph SmartSketch, le système de CAO intégré, sont adaptés automatiquement aux mesures calculées », explique Kees van de Grint. « L'introduction du manuel technique numérique a permis d'accroître la productivité du service d'ingénierie. Par ailleurs, dans la mesure où vous utilisez systématiquement les mêmes formules éprouvées disponibles dans le manuel technique, le résultat est beaucoup plus fiable. » Le manuel technique numérique intégré à PTC Mathcad comprend désormais 165 calculs fondamentaux et 5 modèles.

Le risque d'erreur est d'autant plus faible que les utilisateurs peuvent entrer les données dans le formulaire fourni. Les ingénieurs peuvent utiliser le pouce, le millimètre ou le mètre, PTC Mathcad gère automatiquement le processus de conversion des unités de mesure, souvent source d'erreur lorsqu'il est effectué manuellement. « C'est une fonction extrêmement pratique lorsque vous travaillez sur un marché international », précise Kees van de Grint. « De plus, en vérifiant les unités, vous pouvez rapidement voir si les formules contiennent des erreurs. »

L'avantage concurrentiel

Lors de la conception d'un vérin hydraulique, l'exactitude des calculs relatifs à l'enveloppe est cruciale. Très souvent, elle est soumise à des forces et des pressions colossales. Il s'agit donc de l'une des pièces les plus chères du vérin. Plus l'ingénieur calcule l'épaisseur optimale de l'enveloppe avec précision, moins le volume de matériau requis sera élevé. La différence en termes de coût et de profit peut être considérable. « C'est ainsi que nous pouvons élaborer des offres compétitives », commente Kees van de Grint.

« Pour cela, nous avons inclus des calculs hautement détaillés dans le manuel », ajoute Marc Moolenaar. « Nous avons consacré énormément de temps et d'efforts au développement de certaines de ces formules. Mais par la suite, vous pouvez les utiliser de la même façon indéfiniment. »

Cependant, dans certains cas, Marc Moolenaar ne souhaite pas que ces formules soient exposées. « Vous pouvez également rendre certaines parties de vos calculs inaccessibles aux autres utilisateurs de PTC Mathcad. Après tout, nous n'avons pas l'intention de divulguer nos secrets professionnels », ajoute-t-il en souriant. « Très souvent, nous étudions des constructions alternatives impliquant d'autres principes de montage ou d'autres types de construction, par exemple. Bien sûr, ce n'est pas précisément notre métier. Mais cette intervention s'avère parfois payante. Dans certains cas, lorsque nous avons recours à d'autres hypothèses, même légèrement différentes, la fabrication des éléments hydrauliques peut être beaucoup moins chère. Par exemple, vous pouvez gérer la solution en employant moins de béton. Dans ce cas, vos calculs doivent être bien documentés, sans quoi vous ne pourrez jamais apporter une modification de ce type. »

PTC Mathcad peut même vous aider à modifier la portée d'un projet. « PTC Mathcad nous offre une souplesse extrême pour générer nos calculs », explique Kees van de Grint. « Nous pouvons montrer à nos clients une présentation détaillée de chaque conception. Nous évitons tous les risques inutiles en utilisant des règles de conception strictes et éprouvées. Tout cela nous permet de répondre au moindre souhait de nos clients. »

À propos de Bosch Rexroth AG

Bosch Rexroth AG, filiale à 100 % de Robert Bosch GmbH, a affiché un chiffre d'affaires de 3,62 milliards d'euros en 2002. Son effectif compte environ 25 500 employés. L'entreprise a été fondée en mai 2001 lors de la fusion de Bosch Automationstechnik et Mannesmann Rexroth. Elle fournit les produits et services des anciennes marques Bosch Automation, Brueninghaus Hydromatik, Indramat, Lohmann + Stolterfoht, Mecman, Refu, Rexroth Hydraulics et Star. Rexroth offre toutes les technologies utiles d'entraînement, commande et mouvement dans les domaines de la mécanique, de l'hydraulique, du pneumatique et de l'électronique. L'entreprise propose également les services associés. Tout cela dans environ 80 pays.