GEMSEO®:
un logiciel Python open source pour les études multidisciplinaire
Nos formations
L’IRT Saint Exupéry propose deux modules de formation à distance ou non, à destination des collaborateurs de l’ingénierie numérique et de l’optimisation, ainsi que des étudiants et académiques.
Pour s'inscrire, veuillez remplir les bulletins d'inscription ci-dessous et renvoyez les à nadia.vaysse@irt-saintexupery.com
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Conception d’un produit, amélioration d’un procédé, comparaison de configurations, analyse de fiabilité, autant de problèmes où la simulation est incontournable. Pour les problèmes complexes, de multiples physiques ou composants entrent en jeu sous la forme de modèles numériques, appelés disciplines. Il faut alors combiner ces disciplines de façon efficiente, c’est à dire programmer et maintenir un processus de simulation dit multidisciplinaire, impliquant des algorithmes variés : planification d’expériences, optimisation, couplage, calcul de dérivées, etc. Maitriser la complexité et les coûts associés à de tels processus pour un usage industriel ou de recherche avancée est un défi.
Pour relever ce défi, l’IRT Saint Exupéry développe depuis 2015 le logiciel GEMSEO à travers des projets de recherche français et européens. GEMSEO est une bibliothèque Python open source (licence GNU LGPL v3.0) accessible à l’adresse www.gemseo.org. Son acronyme signifie Generic Engine for Multidisciplinary Scenarios, Exploration and Optimization. GEMSEO est utilisé dans l’industrie, des laboratoires de recherche et l’enseignement supérieur. Il a donné lieu à diverses études, comme l’optimisation d’avions à voilure à très fort allongement, la conception de structures lattices pour des échangeurs thermiques de composants électroniques ou la conception de satellites.
Un logiciel conçu pour une utilisation industrielle
GEMSEO est une réponse à des besoins exprimés par les partenaires industriels de l'IRT Saint Exupéry comme la conception de nouvelles technologies et architectures, la réduction de la durée du cycle de conception, la réduction des marges ou la sélection dé-risquée d’une configuration. Il a été pensé comme une suite logicielle pour supporter leurs équipes dans l’utilisation des méthodes et outils de simulation multidisciplinaire, en prenant en compte leurs contraintes organisationnelles.
Processus de conception adaptables et disruptifs répondant aux changements du marché
- Création automatique de processus de simulation multidisciplinaire
- Processus basés sur des modèles d'architecture appelés formulations MDO
- Réduction des coûts de création et de maintenance des processus
De la simulation disciplinaire à la simulation multidisciplinaire sans silos
- Approche étape par étape qui profite d'abord à chaque équipe d'ingénieurs
- Compromis disruptifs entre plusieurs composants et plusieurs physiques
- Interface unifiée vers des fonctionnalités de GEMSEO ou de logiciels tiers
Exploration et optimisation de l'espace de conception
- Large gamme d'algorithmes de plan d'expériences et d'optimisation
- Optimisation multi-objectif
- Stratégies multi-fidélité pour réduire le coût de résolution
Capacités avancées pour le couplage
- Analyse multidisciplinaire basée sur l’analyse de graphe
- Différentiation des systèmes couplés via des méthodes directes et adjointes
- Méthodes d’accélération et de relaxation
Fonctionnalités avancées pour la simulation multidisciplinaire
- Modèles de substitution
- Apprentissage automatique
- Modèles dynamiques
Quantification et gestion des incertitudes
- Propagation des incertitudes
- Analyse de sensibilité
- Optimisation sous incertitudes
Des services d’industrialisation et de continuité numérique
- Propagation des incertitudes
- Analyse de sensibilité
- Optimisation sous incertitudes
Les fondements de GEMSEO
GEMSEO repose sur des ruptures technologiques et des avancées scientifiques récentes, permettant la génération automatique des processus multidisciplinaires. L’utilisateur décrit le problème métier qu’il souhaite résoudre : la mesure de performance du produit, les contraintes auxquelles il est soumis, puis choisit une stratégie de résolution et d’orchestration du processus, appelée formulation MDO (Multidisciplinary Design Optimization), dont un catalogue est disponible dans GEMSEO. Cette approche permet la génération complète du processus à partir des disciplines, et évite ainsi un travail fastidieux de connexion entre des logiciels.
Une utilisation par étapes
La modularité de GEMSEO permet une utilisation par étapes, depuis l’intégration de processus de simulation jusqu'à la MDO complète voire la MDO sous incertitudes, en passant par l’exploration de l’espace de conception et la propagation d’incertitudes. Il fournit ainsi à chaque étape des bénéfices directs et exploitables par les équipes d’ingénierie.
Des fonctionnalités diverses et variées
Sa spécialité est la MDAO (Multidisciplinary Design Analysis and Optimization). En plus de l’optimisation et de l’exploration de l’espace de conception, GEMSEO permet de gérer les incertitudes inhérentes à certains problèmes en mettant à disposition des approches comme la quantification d’incertitudes, l’analyse de sensibilité et l’optimisation sous incertitudes. Il propose aussi des fonctionnalités de machine learning, pour construire notamment des modèles de substitution en vue de remplacer les disciplines coûteuses, ainsi que des méthodes pour résoudre des systèmes dynamiques. Une attention particulière est portée sur la visualisation du processus multidisciplinaire en amont ainsi que sur la visualisation et l’analyse des résultats en aval. GEMSEO comporte de multiples plugins étendant ses fonctionnalités. GEMSEO intègre aussi des services “plateforme” permettant une exploitation des ressources de calcul d’une infrastructure informatique possiblement hétérogène et distribuée. Enfin, GEMSEO s’inscrit dans une démarche de continuité numérique, pouvant se connecter en amont et en aval à des référentiels d’ingénierie système (Model-Based System Engineering) et bases de données permettant une continuité digitale, de la spécification de l’architecture de produits et de leurs exigences à leurs simulations via une approche multi-disciplinaire.
Notre offre de services autour de GEMSEO®
L’IRT propose une offre de services autour de la suite logicielle GEMSEO :
- Projets de recherche collaboratifs (F2030, EU Horizon et Clean Aviation, ...) pour développer des méthodes et/ou soutenir les partenaires dans l’utilisation de GEMSEO
- Expertise et assistance technique
- Support à l’usage de GEMSEO et de ses plugins, avec un contrat de niveau de service (SLA) adapté à vos besoins.
- Support à la mise en place, exécution et analyse de processus multidisciplinaires, optimisation multidisciplinaires et plan d’expérience
- Développement de nouvelles fonctionnalités dans GEMSEO ou dans un plugin, avec une liberté de la gestion de la propriété intellectuelle (License open-Source ou propriétaire)