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Construction Navale

Reportage

Naval Group : L’innovation au cœur de la stratégie

Construction Navale

L’industrie navale militaire est un secteur de plus en plus compétitif à l'échelle mondiale. Les armées et industriels de pays émergents bousculent le marché et menacent l’avance technologique des puissances traditionnelles. Face à ce constat, Naval Group a décidé de faire de l’innovation une priorité stratégique. Celui qui est présent sur l'ensemble du cycle de vie d’un navire, de la construction au démantèlement, s’emploie en lien avec de nombreux partenaires à apporter une supériorité technologique permettant un véritable avantage capacitaire sur les théâtres d’opérations. La R&D portant sur l’innovation est regroupée sur le site Naval Group Research au Technocampus Océan de Bouguenais, près de Nantes. Ce sont 200 personnes qui planchent sur des grands thèmes de recherche technologique : hydrodynamique, matériaux, structures, discrétion acoustique, électromagnétisme, algorithmes.

Naval innovation Days, la vitrine de l’innovation interne

C'est dans cette perspective que se tenaient à Toulon, les 30 et 31 mai, les Naval Innovation Days. L’occasion pour le constructeur français de faire le point sur quelques-uns de ses programmes innovants, faisant appel aux technologies numériques, d’intelligence artificielle ou encore d’usine du futur. La présentation de ces innovations s’est faite à destination des partenaires étatiques, industriels et académiques de Naval Group. Ce dernier s’appuie en effet au quotidien sur un écosystème composé de grandes entreprises, laboratoires, établissements universitaires, start-ups et PME innovantes. Étaient ainsi présents la semaine dernière : Dassault Systèmes, Cobham, ENTSA Paris Tech, École Centrale de Nantes, Université d’Aix-Marseille, ALSEAMAR, SNIPS, Studio NYX ou encore EGERIE.

 

L'un des stands des Naval Innovation Days (© NAVAL GROUP)

L'un des stands des Naval Innovation Days (© NAVAL GROUP)

 

Outre des tables rondes sur les enjeux de l’innovation dans le domaine naval, associant Naval Group, les états-majors français, la DGA et de grandes entreprises, plusieurs ateliers et démonstrations étaient proposés pour échanger sur les projets en cours, exprimer les besoins futurs et construire des feuilles de route communes.

C’était notamment le cas d’une démonstration en direct d’une opération de maintenance sur un navire en mer, réalisée de manière collaborative grâce à la réalité virtuelle et à la réalité augmentée, entre l’équipage et un technicien de l’industriel situé dans le Centre opérationnel de soutien intégré numérique (COSIN) de la base navale de Toulon.

L’aide à la décision dans la lutte contre la menace asymétrique

La lutte contre les menaces asymétriques (LCMA) est une des préoccupations majeures des marines du XXIème siècle. Aujourd’hui, les navires disposent de systèmes optroniques permettant aux marins de suivre l’activité en mer de jour comme de nuit, par tout temps et sur 360 degrés. Seulement, ces équipements, comme l’Artemis de Thales sur les FREMM ou le PASEO XLR de Safran sur les futures FTI, reposent encore sur l’appréciation de l’opérateur qui visionne les images. De nuit, par mer forte, où dans un espace très fréquenté, il peut être difficile pour lui de bien maîtriser la dangerosité de telle ou telle embarcation. Sur la FTI, il est prévu de coupler le flux vidéo avec les données issues des radars, mais cela s’arrête là pour l'instant.

 

Le PASEO XLR équipea les frégates de taille intermédiaire françaises (© SAFRAN)

Le PASEO XLR équipea les frégates de taille intermédiaire françaises (© SAFRAN)

 

D’où le programme d’aide à la décision de Naval Group, développé sur fonds propres, qui ambitionne d’améliorer la réactivité de l’opérateur, voire même de s'en dispenser. Il s’agit d’un logiciel de traitement de données vidéo qui permet de catégoriser les objets rentrant dans le champ de vision des capteurs par le recours à de la réalité augmentée.

Le premier intérêt est d’abord de matérialiser les distances et zones de danger. Un commandant de frégate peut ainsi décider de la création de deux zones différentes, l’une lointaine dite de surveillance et une autre plus rapprochée dite d’action. La distance entre les limites de ces zones est modulable selon les risques qui pèsent sur le navire. Par exemple, au large de côtes sensibles, comme dans le golfe Arabo-Persique, la Marine nationale pourra décider d’étendre la surveillance sur une plus longue distance. Les marins pourront ainsi déterminer de manière très aisée si un navire se trouve dans un espace sensible puis critique pour leur frégate.

Vient ensuite le deuxième intérêt de cette technologie qui est de donner un niveau de menace personnalisé à un bateau inconnu. Chaque navire qui rentrera dans la zone de surveillance sera analysé par le système d’aide à la décision de Naval Group. Les vecteurs (vitesse, accélération, direction) seront pris en compte pour catégoriser un niveau de menace. Un dispositif de cercle de couleur, projeté sur l’image par réalité augmentée, viendra indiquer le niveau de danger que représente le bateau inconnu. Quatre couleurs, blanc, jaune, orange et rouge, donneront instantanément une idée du risque que représente l’embarcation potentiellement hostile. C’est un énorme avantage dans le cas par exemple d’un scénario où une frégate se trouverait dans une voie maritime accueillant beaucoup de trafic, comme une zone portuaire ou près du littoral.

 

Aperçu du rendu de l'aide à la décision (© NAVAL GROUP)

Aperçu du rendu de l'aide à la décision (© NAVAL GROUP)

 

Si un intrus se présente dans la seconde zone, l’aide à la décision donnera une préconisation de riposte à l'équipage. Elle pourra ainsi conseiller d’avoir recours à des avertissements (sonores, visuels), à des tirs de semonce ou enfin à des tirs de neutralisation. Ce système peut également être activé en mode automatique. L’idée étant alors de s’en remettre à la rapidité de prise de décision de la machine pour lutter contre une menace hautement crédible. Cette préconisation de riposte est paramétrable selon la situation générale. En cas de conflit ouvert et face à une attaque imminente, ce système doit apporter selon son concepteur une réactivité inégalée.

 

Le canon téléopéré Narwhal est une arme redoutable contre les menaces asymétriques (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

Le canon téléopéré Narwhal est une arme redoutable contre les menaces asymétriques (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

 

Cette aide à la décision n’a pas été commandée pour la FTI. Mais Eric Papin, directeur de l’Innovation et de l’Expertise technologique du groupe, de rappeler qu’elle peut très facilement y être intégrée. « Le hardware est déjà présent. La FTI est prête pour recevoir ce système. Pour l’instant, la Marine ne s’est pas portée acquéreur, principalement à cause de limitations budgétaires. Si l’État-major le souhaite, il sera très facile de l’intégrer ».

 

Image de synthèse de ce à quoi pourrait ressembler le futur CO des FTI (© NAVAL GROUP)

Image de synthèse de ce à quoi pourrait ressembler le futur CO des FTI (© NAVAL GROUP)

 

L’usine du futur et la fabrication additive

Autre élément phare des Naval Innovation Days : le concept d'usine du futur, dont l’un des éléments clés du développement repose sur l’utilisation grandissante des technologies de fabrication additive. Il s’agit d’impression 3D, réalisée par des robots. Lors des rencontres de la semaine dernière, Naval Group a exposé un modèle de robot programmé réalisant des pales d’hélice. Les avantages industriels sont très prometteurs. Cette technologie est développée avec l’École Centrale de Nantes.

 

Le robot imprimante 3D en cours de fabrication d'une pale d'hélice (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

Le robot imprimante 3D en cours de fabrication d'une pale d'hélice (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

 

Par exemple, pour la construction de propulseurs, cette technique permet selon Naval Group une réduction de masse (jusqu’à 40 à 50%), une réduction du délai de disponibilités des ébauches, une amélioration de la qualité des ébauches et globalement des performances en discrétion acoustique et énergétique (autonomie d’un navire ou sous-marin améliorée de 5 à 10 %). De nouvelles formes peuvent être réalisées, comme des pales creuses. L’idée est de pousser encore plus loin le biomimétisme, c’est-à-dire de s’inspirer des formes du vivant dans la nature pour les incorporer à la technologie moderne.

Des prototypes, réalisés avec le site d’Indret, près de Nantes, doivent être testés sur des bateaux l’année prochaine. Déjà, le BPC Dixmude embarque une imprimante 3D (partenariat entre Naval Group et Avenao Prodways Group) pour expérimenter cette technologie dans le milieu naval militaire. « L’idée à terme est d’améliorer la maintenance des navires pour qu’un équipage puisse fabriquer ce dont il a besoin. Imaginons la casse d’une petite pièce plastique dont le navire n’aurait pas de rechange, une imprimante 3D pourrait dans le futur permettre de la remplacer, sans passer par la fourniture d’un nouvel exemplaire. C’est un gain de temps et d’autonomie non négligeable », explique Eric Papin.

 

Une pale d'hélice à différents stades de finition (© NAVAL GROUP)

Une pale d'hélice à différents stades de finition (© NAVAL GROUP)

 

Ship Inside : le simulateur qui se veut résolument pédagogique

Les simulateurs dans le domaine militaire sont très répandus. Toutefois, la Marine nationale a constaté qu’il était difficile d’obtenir le même niveau de concentration parmi les nouvelles générations d’élèves. Baignés de nouvelles technologies dans leur vie de tous les jours, les futurs marins sont moins réceptifs aux outils traditionnels. C’est un enjeu de ressources humaines majeur pour la Marine nationale, de réussir à attirer des jeunes à fort potentiel et les intégrer avec facilité dans le monde militaire. D’où l’intérêt pour les formateurs militaires d’avoir à disposition des simulateurs pédagogiques.

 

Les élèves peuvent apprendre en réseau (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

Les élèves peuvent apprendre en réseau (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

Les gants que portent ce démonstrateur lui permettent d'agir sur le modèle en 3D (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

Les gants que portent ce démonstrateur lui permettent d'agir sur le modèle en 3D (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

 

Naval Group, associé à la Marine nationale et à un éditeur de jeux vidéo d’Angoulême, Studio NYX, a dans cette perspective développé un simulateur innovant basé sur un modèle 3D,  projeté dans des casques de réalité virtuelle et avec lequel les élèves peuvent interagir via des capteurs de mouvements et de positions. L’objectif est d’avoir un dispositif véritablement immersif.

Aux Naval Innovation Days, une démonstration avait comme scénario une opération de maintenance à bord d’une frégate. L’un des ponts était modélisé à l’identique du bâtiment d’origine. Avec leur casque et leurs gants géopositionnés, les démonstrateurs pouvaient se déplacer dans le modèle 3D et agir sur leur environnement, comme s’ils étaient dans un jeu vidéo.

 

(© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

(© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

 

C’est un dispositif qui plaît beaucoup à la Marine nationale. Certains militaires ont même été bluffés par l’ergonomie de la plateforme et son réalisme.

Un tel système pourrait se révéler intéressant non seulement pour la formation classique des marins, mais aussi pour le maintien des compétences. En particulier avec le développement du double-équipage sur les bâtiments de surface, en plus des sous-marins. Dans ce cas, l'équipage à terre pourrait continuer à s’entraîner lorsque est à la mer.

 

Outre la modélisation d'équipements, le simulateur permet de matérialiser les réseaux et les flux dans les canalisations (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

Outre la modélisation d'équipements, le simulateur permet de matérialiser les réseaux et les flux dans les canalisations (© MER ET MARINE - MATTHIAS ESPERANDIEU)

 

Le premier simulateur de ce type doit être fin prêt en juillet prochain à Toulon. Un second à Cherbourg sera opérationnel à la fin de l’été. L’objectif pour la Marine nationale est de pouvoir les utiliser dès la rentrée de septembre. Naval Group indique que tous les types de navires de surface seront pris en compte par le simulateur dans le courant de l’année 2019.

Scan 3D, confronter les plans au réel

Aux Naval Innovation Days, on a aussi parlé numérisation d'espaces. Réaliser un navire à partir d'une maquette 3D avec un logiciel de conception assistée par ordinateur est une chose. Mais que le navire une fois construit soit en tout point identique au modèle CAO en est une autre. En effet, le travail du métal dans un cadre industriel accuse presque toujours des écarts par rapport à la conception sur plans numériques. L’une des dernières innovations de Naval Group permet de mesurer la différence entre un navire sur écran et un navire sorti de chantier. Depuis plusieurs années, l’industriel utilise la technologie du scanner 3D pour contrôler les coques des bâtiments militaires. Il s’agit de réaliser des captures d’images en trois dimensions d’un objet. Une fois l’image prise, il est possible de réaliser des mesures de cotes numériquement.

 

Un scanner 3D utlisé par l'industriel (© NAVAL GROUP)

Un scanner 3D utlisé par l'industriel (© NAVAL GROUP)

 

Aujourd’hui, il est aussi possible de réaliser des scans en 3D de l’ensemble des pièces et équipements d’un bateau. De fait, Naval Group peut mettre à jour ses plans 3D pour les faire coïncider avec la réalité issue de la construction. Le scan 3D peut aussi permettre à un équipage en mer de prendre les mesures d’un élément sans le démonter. Puis, de transmettre les cotes à l’industriel, pour que celui-ci prépare une pièce de rechange en amont d’une visite technique. C’est une économie de temps vouée à améliorer la disponibilité des bâtiments en mer.

Enfin, de la même manière qu’on peut mettre à jour un modèle 3D déjà existant, on peut aussi modéliser ex nihilo un navire qui aurait été conçu à une époque antérieure à l’utilisation des logiciels de CAO.

 

 

Naval Group (ex-DCNS)