V&V: Vérification & Validation des Simulations pour l'ingénierie

Construire la crédibilité des simulations dans un contexte industriel.

Dans le contexte actuel de recherche de compétitivité et d’innovation technologique, la simulation numérique joue un rôle accru dans la conception, la qualification et la certification des produits industriels. En effet, les décisions industrielles critiques et les démonstrations de conformité reposent de plus en plus sur la simulation. Ceci conduit à un véritable changement de paradigme, car les essais physiques qui constituaient la part essentielle de ces démonstrations changent progressivement de finalité et deviennent principalement des référents de validation des analyses. Cette tendance est illustrée par l’adoption industrielle de la «simulation réaliste» et des «essais virtuels».

Ce rôle croissant de la simulation entraîne l’absolue nécessité de garantir un niveau de confiance satisfaisant avec des processus renforcés et harmonisés de Vérification et de Validation (V&V). En particulier les responsables des programmes demandent une garantie formelle et visible sur la capacité prédictive des simulations sur lesquelles ils fondent leurs décisions.
De plus, ces exigences se trouvent renforcées par la nécessité d’assurer des processus de calcul robustes dans l’Entreprise Étendue.

En même temps, du fait de la pression économique, certains décideurs peuvent être enclins à réduire l’effort de V&V sans en mesurer précisément les risques induits, d’autant que la mise en œuvre d’un programme de V&V n’est pas aisée compte tenu de la diversité des acteurs impliqués : managers, experts en simulation, spécialistes d’essais, développeurs et responsables qualité logiciel, fournisseurs de codes et de solutions…

Objectifs et apports de la formation

Cette « Master Class » est dédiée aux méthodologies de Vérification et de Validation pour la Simulation Numérique. Elle permettra aux participants :

• D’acquérir les concepts fondamentaux en V&V, d’assimiler les méthodologies les plus récentes et de comprendre l’apport des standards existants.
• De comprendre les liens indispensables entre la validation et la certification du produit d’une part et la V&V en simulation d’autre part.
• D’acquérir les principes de la planification et de la priorisation des activités de V&V et notamment des programmes d’essais physiques.
• De comprendre la problématique des essais de validation et comment améliorer la synergie calculs/essais.
• D’acquérir les bases d’établissement de « business cases » permettant de justifier l’effort de V&V en simulation.
• De comprendre les problématiques managériales et organisationnelles de la V&V en simulation et d’acquérir les bonnes pratiques à utiliser.
• De faciliter la mise en place de reporting pour apporter la visibilité requise aux managers «clients» de la simulation.
• De pouvoir adapter ou personnaliser les méthodologies présentées aux spécificités du contexte industriel.
• De faciliter l’amélioration des processus et plans de V&V

A qui s’adresse ce stage ?

Cette Master Class s'adresse en priorité:

• Aux spécialistes et ingénieurs expérimentés ayant à exercer ou étant susceptibles d’exercer des responsabilités en management de la simulation et de la fonction de Vérification et de Validation associée
• Aux managers exerçant des responsabilités dans le domaine de la simulation numérique et soucieux d’approfondir leurs connaissances en V&V afin d’améliorer les processus correspondants
  

Elle est destinée également:

• Aux responsables de programmes ayant à prendre des décisions critiques basées sur la simulation numérique et désireux d’améliorer leur visibilité et leur compréhension de la V&V requise
• Aux représentants de services officiels confrontés à l’utilisation croissante de la simulation numérique pour la certification

Les participants doivent avoir quelques années d’expérience préalable dans une discipline de la simulation numérique, pour la conception et /ou le développement de produits industriels.

Cadre et contexte de la formation

Cette formation intéresse tous les secteurs industriels confrontés à l’impératif de V&V en simulation numérique. Elle s’appuie sur l’expérience et la vision industrielle des intervenants principalement dans les secteurs aérospatial et nucléaire, en s’appuyant sur des exemples tirés majoritairement de l’analyse des structures. Elle intéresse donc principalement les ingénieurs impliqués dans ce domaine technique, mais aussi les autres domaines techniques de la simulation numérique compte tenu du caractère générique des méthodologies de Vérification et de Validation présentées.

La formation est neutre et indépendante vis-à-vis de toutes les solutions commerciales de simulation. La limitation du nombre de participants facilite le dialogue et l’échange entre conférenciers et participants ainsi que la prise en compte des attentes de chacun.

Nos formations sont éligibles aux plans de formation et au DIF.

Programme

Introduction

• Objectifs et contenu du cours
• Fondamentaux : processus de simulation
• Assurance de la crédibilité, criticité des simulations

Vérification et Validation des produits industriels

• Concepts de base : définition de l’ISO pour la V&V
• Qualification et certification des produits industriels
• Ingénierie des Systèmes : principaux concepts, la V&V des Systèmes
• Validation hiérarchique
• Impact de l’innovation

Management de la simulation, un facteur clé de crédibilité

• La gouvernance et le management de la simulation
• Le management des capacités de simulation
• Les processus importants pour la crédibilité de la simulation : management des processus et des données, management des compétences…

Fondations et standards de la V&V pour la simulation

• Concepts de base pour la V&V de la simulation : vérification, validation, quantification des incertitudes, capacité prédictive, exemples.
• Processus de V&V et responsabilités
• Guides et Standards:

• Une brève histoire de la standardisation
• Principaux Guides et Standards : Guide AIAA pour la CFD, ASME V&V 10 et 20, NASA-STD-7009A, ASME V&V 40 …
• Introduction à l’évaluation de la crédibilité

Vérification des codes

• Introduction sur les codes de simulation (CSM, CFD, CEM…)
• Assurance Qualité des Logiciels (SQA) – Métriques, SQA versus V&V
• Méthode des solutions analytiques
• Méthode des solutions construites
• Benchmarks, autres méthodes de vérification
• Exemples: codes, méthodes, benchmarks
• Check-list, matrice de vérification

Vérification des résultats

• Métriques
• Vérification des modèles – vérification des données, run tests
• Estimation des erreurs (en particulier discrétisation spatiale), Extrapolation de Richardson, Indice de convergence (GCI), estimateurs spécifiques (éléments finis, volumes finis)
• Raffinement de maillages : uniforme ou adaptative ?
• Singularités
• Erreurs en discrétisation temporelle
• Exemples, recommandations

Validation et synergie calculs/essais

• Processus global de validation, planification de la validation
• Processus d’exécution de la validation, collaboration calculs/essais
• Différences entre calibration et validation
• Incertitudes de validation, incertitudes expérimentales, exemple de l’ASME V&V 10.1
• Evaluation de la précision du modèle et métriques de validation:

• Métriques pour quantités scalaires : déterministes, statistiques (métrique d’aire, métrique ASME V&V 20, métrique d’erreur)
• Comparaison sur l’exemple de l’ASME V&V 10.1
• Métriques pour les réponses transitoires

• Tendances actuelles : validation et acceptation du modèle, validation en contexte industriel (niveaux de rigueur, réutilisation des résultats antérieurs de validation, similarité…)

Quantification des Incertitudes en Simulation (UQ)

• Introduction au calcul haute-performance
• Modèles réduits
• Cadre d’une étude en fonction des objectifs : intervalles, distributions ..
• Méthodes pour propager les incertitudes : Monte-Carlo et dérivées, FORM-SORM
• Autres méthodes : LHS, P-Box, surface de réponse, méta-modèles…
• Analyse de sensibilité : ANOVA
• Logiciels spécifiques UQ, exemples
• Résumé sur les bonnes pratiques
• UQ et optimisation

Stratégies d’implantation de la V&V

• Implantation et management de la V&V, principales difficultés
• Simulation, V&V et maitrise des risques pour la prise de décision : analyse de criticité, cadre d’assurance de crédibilité avec maitrise des risques
• Bénéfices et coûts de la V&V pour la simulation, ROI
• Bonnes pratiques

• L’analyse PIRT pour la planification de la V&V
• Evaluation de la crédibilité et communication avec le décideur : revue des procédures d’évaluation de la crédibilité, notamment le CAS du NASA-STD-7009A, PCMM…
• Organisation et management

PSE Competencies addressed by this training course

This training course addresses competencies that are found in the Verification and Validation and General Management technical areas of the PSE Competency Tracker.