« Maths et Industrie » : traductions de quelques « Success Stories »
Nous publions une série de Billets consacrés à des témoignages d’échanges fructueux entre industrie et mathématiques, au niveau européen. Au travers de ces textes, on verra une illustration de l’impact des mathématiques tant dans l’industrie que dans la société. Les mathématiques ont un clair potentiel pour dynamiser une innovation basée sur les dernières avancées académiques, c’est à dire une clé pour une économie européenne compétitive dans un marché globalisé.
Les Billets sont des traductions des « Success Stories » recueillies dans le cadre du projet Forward Look « Mathematics and Industry ».
Monolix, un logiciel pour l’estimation de paramètres
Auteur de la version originale : Marc Lavielle
Monolix
Monolix est un outil puissant pour l’estimation de paramètres et la modélisation en pharmacologie de population. Monolix est aujourd’hui développé par Lixoft, une spin-off issue d’Inria.
Qlucore, logiciel pour la bioinformatique
Auteur de la version originale : Magnus Fontes
Qlucore
En 2010, Qlucore était un leader mondial en bioinformatique, fournissant son logiciel à des instituts de recherche prestigieux ainsi qu’à plusieurs des plus grandes entreprises pharmaceutiques internationales.
Simulations en électrocardiologie
Auteur de la version originale : Jean-Frédéric Gerbeau
ÉLectrocardiologie
Un modèle mathématique a été mis au point pour décrire l’activité électrique du cœur en trois dimensions. Couplé au torse, il permet en particulier de calculer des électrocardiogrammes (ECG) numériques. Cet outil de simulation peut être utilisé par un fabricant de pacemakers pour étudier la qualité des algorithmes embarqués dans l’appareil.
Simulation d’un système Os-Prothèse
Auteur de la version originale : Giovanni Russo
Système os-prothèse
Un prototype de logiciel, KneeMech (mécanique du genou), a été développé pour assister les chirurgiens en simulant la déformation et la distribution des contraintes dans un système os-prothèse du genou, pour différentes conditions de charge mécanique.
Chemins minimaux et endoscopie virtuelle
Auteur de la version originale : Laurent Cohen
Endoscopie virtuelle
Nous avons proposé une approche par chemins minimaux pour extraire un chemin le long d’une géométrie tubulaire contenue dans une image 3D et utilisé ce chemin comme une trajectoire pour déplacer une caméra virtuelle à l’intérieur du corps.
Simulation d’un réacteur à lit mobile pour l’industrie papetière
Auteur de la version originale : Paula de Oliveira
Industrie papetière
Ce projet a rassemblé un groupe d’experts en mathématiques et génie chimique pour modéliser et simuler la dynamique d’un réacteur à lit mobile, nommé dans ce cas lessiveur, utilisé dans l’industrie papetière. L’objectif principal consistait à développer un logiciel, basé sur des méthodes numériques innovantes, pour simuler des expériences réelles qui peuvent être coûteuses ou risquées dans un contexte industriel.
Simulation quasi temps réel du craquage catalytique
Auteurs de la version originale : L. Desvillettes, F. De Vuyst, J.-M. Ghidaglia, C. Labourdette et P. Ricoux
Simulation
Un modèle physique simplifié et un solver rapide ont été conçus pour simuler et visualiser, quasiment en temps réel, le craquage catalytique (Fluid Catalytic Cracking, un procédé de raffinage du pétrole) qui a lieu dans la partie cylindrique du réacteur nommée riser.
Internet sur des réseaux câblés
Auteur de la version originale : Johan S.H. van Leeuwaarden
Réseaux
Le perfectionnement des réseaux câblés demande de nouvelles techniques pour traiter les transferts de données bidirectionnels, et partant, soulève des problèmes académiques difficiles. Des mathématiciens de Philips Research et de l’institut de recherche EURANDOM ont exploré de nouvelles voies pour répartir de manière optimale les ressources du réseau aux utilisateurs et pour traiter la question du meilleur compromis entre l’allocation des ressources et les temps d’attente.
Optimiser l’altitude des vols pour la construction des modèles numériques de terrain
Auteurs de la version originale : P. Romero, R. Antolin et T. Fernandez de Sevilla
Triangulation de Delaunay
Dans le contexte de la construction de modèles numériques de terrain en milieu urbain, le coût d’acquisition des données mesurées par un altimètre LIDAR a été amélioré.
Etude de l’acoustique des nacelles pour l’aéronautique
Auteurs de la version originale : T. Abboud, S. Lidoine et I. Terrasse
Extended hole
Une technique de décomposition de domaine originale est mise au point pour modéliser la propriété d’impédance de revêtements acoustiques actuels et innovants, utilisés dans les conduits des nacelles afin de réduire le bruit du réacteur.
Givrage des avions
Auteur de la version originale : Tim Myers
Fine tranche de glace créée dans un tunnel de givrage.
Le dépôt de givre sur les avions est un phénomène dangereux lors du vol. D’importants efforts ont donc été déployés pour éviter l’accumulation de glace. Comme le test de nouveaux matériaux est très onéreux et long, des modèles mathématiques plus précis et des codes de calculs étaient nécessaires pour raccourcir les temps de développement et réduire les coûts.
Modélisation et analyse du filage rotatif de fibres
Auteurs de la version originale : M.A. Peletier et A. Hlod
Espace des paramètres et régions pour les 3 régimes.
En utilisant la modélisation mathématique, l’analyse et l’analyse numérique du modèle mis au point, nous avons décrit puis validé expérimentalement les caractéristiques du procédé de filage rotatif. Le modèle mathématique permet de mieux comprendre le procédé, au point de suggérer une manière de produire des fibres arbitrairement longues.
Simulation de produits textiles
Auteurs de la version originale : Paola Antonietti et Marco Verani
Simulation textile
L’innovation technologique est désormais indispensable dans les industries textiles. Dans ce but, le projet actuel consiste à développer un modèle mathématique et des outils numériques fonctionnels pour prédire le comportement de fibres textiles synthétiques, tant au niveau microscopique que macroscopique.
Découpe optimale de pierres précieuses
Auteur de la version originale : Anton Winterfeld
Pierre précieuse
De nouvelles méthodes d’optimisation mathématique, basées sur la programmation semi-infinie et des modèles physiques, ont permis de réaliser la première machine au monde à tailler de manière complètement automatique des pierres précieuses.
Simulation numérique pour la production de silicium
Auteurs de la version originale : Alfredo Bermúdez et Javier Bullón Camarasa
Simulation
L’entreprise Ferroatlantica R+D et le Département de Mathématiques Appliquées de l’Université de Saint-Jacques de Compostelle (Espagne) ont collaboré pour simuler numériquement des procédés dans l’industrie de la métallurgie.
Modélisation du dépôt physique en phase vapeur par pulvérisation cathodique
Auteurs de la version originale : Stefano Fanfani et Alessandro Speranza
Dispositif industrie
Ce projet consiste en la simulation de la décharge luminescente au cours d’un dépôt physique en phase vapeur par pulvérisation cathodique (plasma PVD) à basse pression, utilisé pour des applications industrielles.
Modélisation des cuves pour l’électrolyse de l’aluminium
Auteurs de la version originale : J.-F. Gerbeau, C. Le Bris, T. Lelievre
Mouvement de la nappe d’aluminium dans la cuve
La modélisation et la simulation des cuves d’électrolyse utilisées pour la production d’aluminium est un problème particulièrement difficile qui a des retombées importantes des points de vue environnemental et économique.
Conception de l’acoustique des voitures
Auteurs de la version originale : Hans Zimmer et Volker Mehrmann
Maillage d’une voiture utilisé pour un calcul éléments-finis.
En collaboration avec SFE GmbH Berlin, un nouveau solver pour de grands systèmes linéaires à paramètres et des problèmes de valeurs propres non linéaires issus de calculs de champs acoustiques pour l’habitacle de voitures a été développé et implémenté.
Design de fitres à huile pour les voitures
Auteur de la version originale : Oleg Illiev
Simulation de l’écoulement au travers d’un filtre plissé.
Le développement de modèles spécifiques au procédé, d’algorithmes et de logiciels permet de réaliser virtuellement le design et d’améliorer significativement les filtres. Ce, grâce à l’information détaillée fournie aux ingénieurs sur l’écoulement et le détail de la capture des particules dans un élément du filtre.
Virtual Paint Shop
Auteur de la version originale : Johan Carlson
Peindre une aile de voiture à l’aide d’IPS Virtual Paint.
En 2006, Volvo Car Corporation a initié, conjointement avec l’industrie automobile suédoise et Vinnova, un projet de recherche pour développer un logiciel de simulation des procédés dans les ateliers de peinture automobile. L’écriture du logiciel a été réalisée par le Centre de Recherche Fraunhofer-Chalmers pour les Mathématiques Industrielles (FCC) et la première version du simulateur de peinture par pulvérisation — le virtual spray painting tool — a été livrée en 2009.
EU-MATHS-IN : des maths pour l’innovation européenne
Logo
Suite à l’initiative du « Forward Look Mathématiques et Industrie » publié par la European Science Foundation, plusieurs réseaux de recherche européens ont créé une nouvelle organisation pour augmenter l’impact des mathématiques sur l’innovation relative aux technologies de pointe et diffuser le développement de nouveaux outils de modélisation, simulations et optimisation.
Il s’agit d’un réseau fédérateur nommé EU-MATHS-IN, supporté par la European Mathematical Society (EMS) et le European Consortium for Mathematics in Industry (ECMI). Son objectif est de devenir le portail européen unique de coordination et fluidification des échanges entre la recherche mathématique motivée par les applications et son exploitation par l’industrie, la science et la société.
Le réseau EU-MATHS-IN a été fondé à Amsterdam, le 27 Novembre 2013, avec la participation des réseaux de 6 pays européens :
- AMIES : Agence pour les mathématiques en interaction avec l’entreprise et la société. France
- KoMSO : Komitee für mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung. Allemagne
- math-in : Red Española Matemática-Industria. Espagne
- Smith Institute : Smith Institute for industrial mathematics and systems engineering. Royaume-Uni
- SM[i]² : Sportello matematico per l’industria italiana. Italie
- PWN : Platform Wiskunde Nederland. Pays-Bas
ÉCRIT PAR
Paul Vigneaux
Professeur - Université de Picardie Jules Verne, LAMFA, CNRS
