Design embarqué : Concevoir avec l’humain pour performer
Optimisation des interactions homme-bateau
Le design embarqué consiste à accompagner les équipes, skippers, architectes et constructeurs dans la conception et l’optimisation des voiliers de course.
L’objectif principal est d’adapter le bateau aux spécificités humaines afin de maximiser la performance et la durabilité des efforts sur de longues périodes.
L’importance de l’ergonomie sur un voilier de course au large
En course, chaque geste du skipper a une influence directe sur la performance. Un bouton hydraulique mal positionné par exemple, peut entraîner un mouvement inutile répété des centaines, voire des milliers de fois. Si c’est tout le cockpit qui est concerné, le skipper passera son temps à se battre contre la machine.
Une perte de performance facilement évitable.
Le design embarqué aide à détecter ces points de friction avec le hardware et le bateau, à co-construire des solutions avec les équipes, et à intégrer l’ergonomie dès les phases amont.
Savoir faire:
-L’optimisation ergonomique du cockpit
-Recherche de donnée humaines viables pour aide à la decision du BE.
-Animation de workshops multi-acteurs (skippers, designers, ingénieurs)
-Co-Design des zones de repos et de vie.
-Optimisation de l’utilisation de la maquette 1/1, avec des outils de conception dédiées (VR/AR)
Méthodes & outils utilisés
Analyse vidéo des manœuvres à bord et en VR
Analyse data des données de bord
Workshops collaboratifs avec maquette, feedbacks utilisateurs, tests en conditions
Interviews et observations terrain
Itérations in situ
Réalité virtuelle (VR) aide au choix, accompagnement des équipes, y compris en mixed reality avec une maquette physique 1/1.
Outils collaboratifs pour prendre des décisions collégiales rapides et tester/valider la solution diligemment.
Case study: Analyse video
L'analyse vidéo permet d'extraire des données fiables sur le positionnement du skipper et le temps d'utilisation du matériel à bord.
L'objectif est d'identifier les principaux consommateurs d'énergie. Par exemple, si un winch est utilisé 90% du temps, une amélioration de 5% de son utilisation sera plus significative que sur un autre équipement utilisé seulement 3% du temps.
Cette approche permet de cibler les optimisations là où il y a le plus d'impact sur la performance, le temps de manoeuvre et l'efficacité énergétique.
L’exemple suivant est à tritre indicatif, ne fait pas partie d’une étude réalisée. (Les projets deja travaillés étant sous NDA)
La video à été choisi sans aucune selection préalable, disponible simplement en premier sur Youtube: “Au coeur du cockpit de PAPREC ARKÉA | Vendée Globe 2024”
Video de reference:
Cette courte vidéo montre une phase de navigation dans le cockpit d’un IMOCA. Le skipper embraque et met sous tension un bout puis prépare le grinder.
On remarque immédiatement sans même avoir besoin d’une analyse poussée qu’il est gêné par son coussin de veille. Une grande partie de sa manœuvre consiste à le déplacer à deux reprises. Il ne tient pas en place.
Ce simple geste répété 100 fois pourrait représenter environ 6 % de sa dépense calorique quotidienne.
Il serait intéressant de lui demander pourquoi il a besoin de ce coussin, ainsi que d’un siège de veille supplémentaire.
Les deux éléments sont peut-être redondants, ou bien chacun n’est adapté qu’à un usage spécifique.
Dans tous les cas, son retour permettrait sans doute d’optimiser l’aménagement et de diviser par deux le temps nécessaire à la manœuvre.
Heat map zonage
Les heatmaps, ou cartes de chaleur, sont des outils visuels puissants qui permettent d'analyser et d'interpréter les comportements et les mouvements des skippers à bord. En rouge les zones où le skipper est le plus souvent et en bleu les zones où il ne va jamais. Cette visualisation permet d'identifier rapidement les zones de concentration, de passage (zones chaudes) et les zones inutiles.
L'analyse de la heatmap dans l’échantillon de référence révèle que le skipper consacre une grande partie de son temps entre les winchs et le grinder.
La posture penchée à 90° vers les winchs, fréquemment adoptée, indique un probleme de hauteur de roof et de position trop basse de winch.
Cette posture peut entraîner une perte d'énergie significative (environ 66% comparé a une position ideale, soit des milliers de kcal perdu sur une course) et limiter la capacité du skipper à délivrer son full potentiel musculaire, affectant ainsi sa performance globale.
Les heatmaps mains offrent une visualisation détaillée des mouvements et des déplacements des mains du skipper, permettant d'identifier non seulement les points de contact fréquents, mais aussi les chemins empruntés par les mains lors des manœuvres.
La vidéo nous montre que la colonne et les winchs sont directement liés par un trajet invisible, que l’algorithme nous matérialise. En réduisant ne serait-ce que de quelques dizaines de centimètres ce parcours, en rapprochant un winch ou en ajustant une hauteur, on divise le temps et l’effort nécessaires à chaque action. Sur une course, ces micro-optimisations se cumulent : quelques secondes gagnées par manœuvre, multipliées par des centaines de répétitions, représentent des minutes précieuses, une fatigue significativement réduite et peut-être un nombre plus élevé de manoeuvre/reglages possibles.
Heat map mains
La comptabilisation du temps d’utilisation du matériel permet de positionner intelligemment chaque winch, grinder ou bloqueur en fonction de sa fréquence d’usage. Un élément souvent utilisé sera prioritaire par rapport à un autre afin de faciliter son accès.
Dans le cas de cette vidéo très courte, on constate que le winch bâbord est utilisé 35 % du temps, principalement pour l’embraquage, tandis que le grinder est sollicité à 21 %, surtout comme main courante. (temps disponible en haut a gauche de la video)
Les autres winchs ne sont pas pris en compte et, si cet échantillon vidéo est représentatif, ils pourraient être considérés comme peu ou pas utilisés.
Temps hardware
Co-creation VR/AR
La méthode collaborative permet une intégration fluide des idées de toutes les parties prenantes. Grâce à la VR et à l'AR, les utilisateurs sans expertise en CAD peuvent contribuer de manière significative à la conception.
Cette approche permet de capturer et d'importer facilement les idées, des notes de naviguants dans des logiciels comme Rhino, NX, Solidworks ou Catia.
Entraînement et Test dans des Environnements Virtuels ou Physiques
La co-création via VR, AR et maquettes 1/1 offre des possibilités d'entraînement et de test dans des environnements virtuels ou physiques.
Il devient possible d'optimiser la conception et l'ergonomie des bateaux en simulant des conditions réelles. Que ce soit en simulateur avancé ou maquette simplifiée
Les outils d'analyse vidéo permettent en complément de capturer et d'analyser les mouvements des skippers dans l'environnement virtuel ou sur les maquettes physiques.
On pourra alors quantifier les différentes phases de navigation en virtuel et évaluer l'efficacité des modifications apportées et guidant les améliorations à réaliser avant la mise à l’eau.
Transformation des Idées en Solutions Concrètes
Dans une démarche de design centrée utilisateur, le prototypage occupe une place cruciale. Il s’agit de passer rapidement du concept abstrait à une représentation tangible, même imparfaite, pour mieux comprendre, expérimenter et faire évoluer les idées.
Le “monstre” , prototype brut et volontairement imparfait incarne cette philosophie. Loin de chercher la beauté ou la finition, il sert avant tout à explorer les usages, tester les hypothèses en confrontant les idées à la réalité de l’expérience humaine et technique.
Nous aidons à réaliser ces prototype dans les meilleurs process adaptée au besoin pour maximiser la vitesse, la pertinence et le coût. Que ce soit un carton découpé sur un coin de table durant la réunion, une maquette échelle 1/1 en cp ou un usinage précis en titane.
Nous garantissons que les retours obtenus via ces “monstres” soient précis, exploitables et directement intégrables dans le processus de conception.
Afin d’accélérer les cycles de test et de validation des maquettes, un service dédié d’impression 3D (Conventionnel et fibre de carbone) est proposé.