Knowledge taxonomy and exploitation in preminary design : application of wind turbine system.
Taxonomie des connaissances et exploitation en conception préliminaire : application à un système éolien.
Résumé
Methods of the knowledge structuring in mechanical design, based on functional approaches are analysed and compared. A semantic analysis conducted in conjunction with functional analysis has showed that it is difficult to carry out a database if the diversity of verbs used is not reduced or limited. We propose an energy approach based on the Law of System discrete direct differentiation method, Completeness. The achievement of a function goes through the transformation of an energy converter, this energy is transmitted by a transmitter and used by the operator to perform the action, and the operator can only be a transmitter or a converter. Thus, we reduce the system to 3 entities plus the entity of Control/Order. Moreover, we note that we limit, as first level, action verbs to two verbs such as convert and transmit. This first level will be followed by the one which includes more accurate synonyms verbs associated with supplements that are directly associated with identified components. Thus we can define a taxonomy that allows you to build a knowledge base of components based on energy, transformation and transmission. It is associated with an organic structure systematic and repeatable at each level of analysis. A preliminary design method is developed from the use of a aforesaid database. The energy analysis of the implementation of the action allows building a technical flowchart particular technical and to choose in the database of components such as converters and transmitters. Then, we proceed to the arrangement of these components and select the standard interaction components basing on logics, similar to the mechanisms theory. The next phase consists to recover the associated physical models (law of the energy conservation) in the database and select the produced effects and then induced effects in order to achieve a global model system for use in preliminary design. The result of simulation can calculate variables related to the assessment criteria of functional requirement that give the elements of a decision support. The study of a wind turbine system, particularly the design of the gearbox (transmitter) and its cooling system (controlling induced effects) serves as an example of the use of the database and the associated design method.
Résume : Les méthodes de structuration de la connaissance en conception, basées sur des visions fonctionnelles sont analysées et comparées. On procède à une analyse sémantique en liaison avec l'analyse fonctionnelle et on conclut qu'il est difficile de réaliser une base de données s'il on ne réduit pas la diversité des verbes utilisés. Nous proposons une vision énergétique à partir de la loi dite d'intégralité des parties qui décompose un système en entités particulières. La réalisation d'une fonction passe par la transformation d'une énergie par un convertisseur, cette énergie est transmise par un transmetteur et utilisée par l'opérateur pour exercer l'action, l'opérateur ne peut être qu'un transmetteur ou un convertisseur. Ainsi nous réduisons le système à 3 entités auxquelles s'ajoute l'entité de contrôle /commande. De surcroît, nous remarquons que nous limitons, au premier niveau, les verbes d'action à 2 verbes, convertir et transmettre. Ce premier niveau sera suivi de niveau auxquels comprenant des verbes synonymes plus précis associés à des compléments directement associés à des composants identifiés. Ainsi on peut définir une taxonomie qui permet de construire une base de connaissances de composants basée sur l'énergie, sa transformation et sa transmission. Cette base est associée à une structuration organique systématique et reproductible à chaque niveau d'analyse. Une méthode de conception préliminaire est élaborée à partir de l'utilisation de cette base. L'analyse énergétique de la réalisation de l'action permet de construire un organigramme technique particulier et de choisir dans la base des composants les convertisseurs et transmetteurs. Ensuite on procède à l'agencement de ces composants et on sélectionne les composants d'interaction standard à partir de logiques proche de la théorie des mécanismes. La phase suivante consiste à récupérer les modèles physiques associés (loi de conservation de l'énergie) dans la base et de sélectionner les effets produits puis induits afin de réaliser un modèle global du système utilisable en conception préliminaire. Les résultats de simulation permettent de calculer les variables liées aux critères d'appréciation de CdCF qui donnent les éléments d'aide à la décision. L'étude d'un système éolien, en particulier la conception du multiplicateur (transmetteur) et de son système de refroidissement (maîtrise des effets induits) sert d'exemple d'utilisation de la base et de la méthode de conception associée.
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