Révolution des systèmes autonomes dans la défense : comment s'adapter ?

Les fabricants de drones, en particulier de systèmes autonomes (UxS) dans les domaines aérien, terrestre et maritime, doivent non seulement aller vite, mais également prendre les bonnes décisions dès le départ. Chaque changement dans la charge utile, la propulsion, la structure, l'électronique et l'équipement de communication peut avoir une incidence sur la masse, la portée, l'endurance, le comportement thermique, le coût et la capacité de fabrication. Ainsi, une mauvaise décision peut retarder la mise sur le marché et avoir des répercussions sur la livraison du produit aux parties prenantes de l'industrie de la défense.

Pour les industries émergentes, ces décisions techniques doivent souvent être prises avec des ressources limitées et dans des délais de développement réduits. Parallèlement, l'entreprise doit se préparer à répondre aux attentes des clients, des principaux maîtres d'œuvre et des organismes gouvernementaux.

Un prototype initial doit donc faire plus qu'un simple prototype fonctionnel. Il doit évoluer vers un système contrôlé, traçable et optimisé, qui puisse s'intégrer dans un environnement plus large et être produit de manière uniforme à des volumes croissants.

Dassault Systèmes connecte exigences, ingénierie, simulation, validation, fabrication et exploitation tout au long de ce parcours complet.

Une fois qu'une jeune entreprise d'UxS a obtenu un financement, identifié un besoin ou une lacune spécifique et commencé à développer son premier prototype, le premier enjeu est d'intégrer structures, propulsion, capteurs, électronique, logiciel et composants des fournisseurs alors même que la conception continue d'évoluer. C'est ce qu'on appelle un modèle d'ingénierie multiphysique. 

L'objectif ici est de créer une base d'ingénierie fiable qui constituera par la suite le socle digital du système. Exigences, définitions de produits, logiciels, électronique et informations sur les fournisseurs pourront ainsi être gérés au sein d'un environnement commun plutôt que répartis dans des fichiers séparés et des outils individuels. 

Étant donné que les charges utiles, les composants et les besoins d'une mission évoluent rapidement, la gestion structurée des modifications et de la configuration peut aider les équipes à comprendre l'impact de chaque modification et à maintenir une définition contrôlée de chaque prototype ou variante. De même, la continuité numérique à ce stade garantit que les informations créées lors des premiers stades du développement pourront ultérieurement soutenir la validation, la qualification et la fabrication.

Pour un client majeur, un intégrateur ou une organisation de défense, un prototype fonctionnel ne suffit pas. Le fabricant doit démontrer que le système répond aux exigences définis par la défense, fonctionne comme prévu au sein d'un système de systèmes existant, et est interopérable dans une architecture plus importante.

L'ingénierie des systèmes basée sur des modèles (MBSE) permet de définir l'architecture UxS, les interfaces, les comportements et les interactions avec les systèmes de commande, les capteurs, les autres plates-formes et les actifs existants. Elle fournit ainsi une définition commune plus claire au fabricant, aux fournisseurs, aux intégrateurs et au client.

En parallèle, les ingénieurs doivent optimiser le système complet. En effet, l'augmentation de l'endurance peut avoir des répercussions sur la masse de la batterie et la charge utile. Et la réduction du poids structurel peut avoir une incidence sur la robustesse. De même, la position de l'antenne peut jouer sur la performance de la communication, tandis que les choix de puissance et thermiques peuvent avoir des conséquences sur l'électronique et les systèmes embarqués.

La simulation multiphysique et l'optimisation de conception multidisciplinaire (MDO) aident les équipes à évaluer plus en amont les compromis de conception interconnectés et à concentrer les tests physiques sur les configurations les plus prometteuses. La validation virtuelle ne remplace pas les tests physiques, mais elle aide les équipes à concentrer les prototypes et les tests sur les configurations les plus prometteuses. La connexion des données du jumeau virtuel avec les données opérationnelles réelles permet aux équipes de prendre les meilleures décisions en un temps record.

Les exigences, les décisions d'architecture, les simulations, les modifications et les enregistrements de tests et de missions doivent rester connectés. Cela facilite la démonstration de la conformité aux exigences et met à jour les preuves pertinentes à mesure que la conception évolue. Pour un nouveau programme, cela montre également à un utilisateur ou à un maître-d'œuvre principal que le programme peut être géré avec la discipline attendue d'une plus grande entreprise industrielle.

La fabrication de systèmes autonomes (UxS) apporte son lot de nouveaux défis. Une fois les commandes reçues, la priorité passe de la démonstration qu'un système fonctionne à la garantie que chaque système peut être produit de manière uniforme.

Les plates-formes UxS peuvent nécessiter de prendre en charge différentes charges utiles, suites de communication, options de propulsion et configurations spécifiques au client. La gestion de ces variantes à partir d'une base de produit commune permet aux équipes de réutiliser des éléments validés, plutôt que de traiter chaque configuration comme un programme distinct. 

La continuité numérique, mise en œuvre dès les premières étapes, connecte la définition d'ingénierie aux nomenclatures de fabrication, aux plans de processus, aux instructions de travail et aux informations sur la qualité. Ainsi, la réinterprétation manuelle reste limitée entre l'ingénierie et la production, et la définition du produit validée est préservée à mesure que les volumes augmentent.

En outre, la planification de la production virtuelle, la simulation de ligne, l'automatisation et la gestion de la qualité peuvent aider les fabricants à préparer les processus industriels avant l'accélération de la production et à contribuer à une plus grande uniformité entre les fournisseurs ou les sites de fabrication. Enfin, ce système aidera les industries à concevoir leurs nouvelles usines et à optimiser le temps de production en lien direct avec la supply chain. 

Le développement et la mise à l'échelle des UxS se font rarement de manière isolée. À mesure que les programmes gagnent en maturité, les fabricants doivent travailler avec les fournisseurs, les partenaires technologiques, les intégrateurs, les organisations de défense et les utilisateurs finaux, tout en conservant le contrôle de leurs données produits et de leur propriété intellectuelle.

Dassault Systèmes participe activement de cet écosystème d'innovation en aidant les fabricants à établir des solutions digitales nouvelle génération pour les capacités UxS. Grâce à la plate-forme 3DEXPERIENCE, startups, scaleups, entreprises spécialisées dans les technologies à double usage, acteurs industriels établis et autres parties prenantes peuvent travailler sur une base digitale commune, réduire le risque lié au développement, et passer d'idées révolutionnaires à la réalité opérationnelle.