UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE COMPIÈGNE. Mécatronique Mécanique UTC 2022

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1 UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE COMPIÈGNE Mécatronique Mécanique UTC 2022

2 Mécatronique UTC Méthode de travail Groupe de travail: Christine Prelle, Didier Lemoine, M Bricogne, F. Lamarque, Guy Friedrich 4 réunions de travail formelles Concaténation / synthèse de documents existants EPFL MOVEO CETIM ARTEMA Universitaires français Compétences en interne Rédaction questionnaire Questions ouvertes et questions fermées 1 recto-verso max Diffusion «maximale»: Membres du groupe de travail Laboratoires Pôles CETIM ARTEMA - Attentes des «consommateurs» de BAC + 5 (ingénieurs ou master) Positionnement de l établissement.

3 Qu est ce que la mécatronique? 3 Une synergie entre les disciplines de la Mécanique et de l EEA (Electronique, Electrotechnique Automatique) Informatique

4 Les visions de la mécatronique 4 La mécatronique suivant l EPFL Un enseignement de MASTER 2 offert aux étudiants en: - Génie électrique et électronique - Génie mécanique La mécatronique est un domaine interdisciplinaire en pleine expansion se basant sur la mécanique classique, l'électronique et l'informatique. L'objectif de cet enseignement est d'illustrer, par différents exemples d'applications réels, comment améliorer une solution mécanique en utilisant des actionneurs, des capteurs, de l'électronique et des algorithmes de réglage.

5 Les visions de la mécatronique 5 DAS Systèmes Mécatroniques pour l'electrification du Véhicule (SME) Mission : Généraliser l électrification des fonctions au travers de composants et systèmes mécatroniques innovants SME 1 - Technologies et matériaux SME 2 - Applications mécatroniques automobiles Susciter des applications mécatroniques industrielles visant à la réduction des coûts, à la compacité et à la réduction des consommations énergétiques, prenant en compte l impact environnemental. SME 3 - Robustesse et fiabilité SME 4 - Méthodes et outils de conception

6 Les visions de la mécatronique 6 La vision suivant MOVEO

7 Les visions de la mécatronique 7 La vision suivant MOVEO

8 Les visions de la mécatronique 8 La vision suivant CETIM Un travail de réflexion: Elaboration de fiches Commande et contrôle avancés: Intégration des technologies d entraînement, des actionneurs et de leurs lois de commande dans des systèmes auto-adaptatifs et à tolérance de pannes. Conception simulation mécatroniques: Intégration en synergie de la mécanique, de l électronique, de l automatique et de l informatique, au sein d une approche cohérente de conception de produits ; analyse fonctionnelle, simulation du comportement dynamique, sûreté de fonctionnement avec prise en compte des défaillances mécaniques, électroniques, logicielles.

9 Les visions de la mécatronique 9 La vision suivant CETIM Un travail de réflexion: Elaboration de fiches Capteurs autonomes et communicants: Les capteurs autonomes s autoalimentent en récoltant l énergie disponible dans l environnement (énergie solaire, vibratoire, thermique). Ils sont caractérisés par une faible consommation. Communicants, ils transmettent sans fil les informations, entre eux ou vers une unité de traitement. Composants et machines communicants: Maîtriser les techniques de communication sécurisée avec ou sans fil, issues de l informatique et des télécommunications, permettant de faire communiquer entre eux les composants et les machines. Adaptronique : L adaptronique est définie comme le développement de systèmes capables de s adapter en temps réel aux conditions de fonctionnement des installations ou des machines. Les actionneurs et capteurs utilisés sont totalement intégrés dans le circuit des contraintes, et ils exploitent les propriétés intrinsèques des matériaux (physiques, chimiques ou mécaniques) pour des déplacements de faible amplitude.

10 Les visions de la mécatronique 10 La vision suivant ARTEMA Syndicat des industriels de la mécatronique La mécatronique n'est pas -comme la définition du Larousse pourrait le laisser penserune simple juxtaposition de technologies s'épaulant les unes les autres. Il faut commencer par le commencement et, en tout premier lieu, penser autrement.... la mécatronique, c'est également, et peut-être avant tout, une démarche de conception (ingénierie simultanée) avec, dès l'établissement du cahier des charges, une approche multidisciplinaire nécessitant l'établissement d'un dialogue permanent entre les spécialistes des différents domaines". Dans l'approche classique, les couches métiers se juxtaposent, dans une démarche d'automatisation, elles se superposent, dans la mécatronique, elles s'imbriquent et communiquent entre elles. En effet, la démarche mécatronique est tout le contraire d'une démarche séquentielle. On parle ici de "démarche collaborative intégrée", "d'ingénierie concourante" ou "simultanée", de co-conception etc...

11 Les visions de la mécatronique 11 La vision universitaire française MACS: Modélisation, Analyse et Conduite des Systèmes dynamiques SEEDS: Systèmes Energie Electrique dans leur Dimension Sociétale GDR MACS GDR Robotique GDR SEEDS Mécatronique Les sections 63 Les sections 60 Les sections 61

12 Les visions de la mécatronique 12 La vision suivant UTC Formation à BAC+5 Culture scientifique Compétences professionnelles La mécatronique et la recherche à l UTC Les thématiques La structuration au travers des GdR (Structure CNRS) La structuration par les sections (affectations des enseignantschercheurs) Les différents laboratoires de l UTC

13 [GF1]En compétence pro Elaboration du questionnaire: Mécatronique et enseignement 13 Culture scientifique Compétences Indispensable Utile Secondaire Inutile Résistance des matériaux Conception mécanique Matériaux Electronique analogique Electronique numérique Electronique de puissance Machines électriques Hydraulique Qualité, fiabilité, robustesse Automatique (asservissements) Programmation (C et orientée objet) Ingénierie des systèmes

14 [GF1]En compétence pro Elaboration du questionnaire: Mécatronique et enseignement 14 Compétences professionnelles Compétences Indispensable Utile Secondaire Inutile Ingénierie assistée par ordinateur conception mécanique conception électronique conception logicielle calculs multi-physiques fabrication et prototypage mesures physiques gestion de projet Travail collaboratif

15 Elaboration du questionnaire: La mécatronique et la recherche à l UTC 15 Thématique Fort Moyen Faible Pas d avis Modélisation multi-physique pour la mécatronique Conception optimale des systèmes mécatroniques Gestion optimale de l'énergie dans les systèmes mécatroniques Diagnostic et surveillance des systèmes mécatroniques Validation expérimentale des systèmes mécatroniques Conception de systèmes mécatroniques économes en énergie Conception de capteurs et actionneurs compacts (échelles méso et micro) Opto-mécatronique : intégration de fonctions optroniques dans les systèmes Apport d énergie / commande sans fil (optique, RF, HF ) Méthodes et outils pour la conception de systèmes mécatroniques Gestion des données de conception en mécatronique Fiabilité et Robustesse des systèmes

16 Graphique du questionnaire : Mécatronique et enseignement 16 Culture scientifique Compétences Indispensable Utile Secondaire Inutile Résistance des matériaux 8, ,3 2,9 Conception mécanique 73,2 38 8,8 0 Matériaux 8, ,3 2,9 Electronique analogique 23,4 87,8 5,9 2,9 Electronique numérique 32,2 76,1 8,8 2,9 Electronique de puissance 35,1 70,2 14,6 0 Machines électriques 41 70,2 8,8 0 Hydraulique 6,3 63,2 47,4 3,2 Qualité, fiabilité, robustesse 14,6 87,8 17,6 0 Automatique (asservissements) 72,6 47,4 0 0 Programmation (C et orientée objet) 17, ,6 2,9 Ingénierie des systèmes 52,7 67,3 0 0

17 Graphique du questionnaire : Mécatronique et enseignement 17 Compétences professionnelles Compétences Indispensable Utile Secondaire Inutile Ingénierie assistée par ordinateur conception mécanique conception électronique conception logicielle calculs multi-physiques fabrication et prototypage mesures physiques gestion de projet Travail collaboratif 52,7 61,5 5,9 0 64,4 55, ,3 82 8,8 0 14,6 76,1 26,3 2,9 43,9 67,3 8,8 0 32,2 76,1 11,7 0 35,1 70,2 14,6 0 35,1 61,5 23,4 0 35,1 70,2 14,6 0

18 Graphique du questionnaire : La mécatronique et la recherche à l UTC 18 Programmes de Recherche Thématique Fort Moyen Faible Pas d avis Modélisation multi-physique pour la mécatronique Conception optimale des systèmes mécatroniques Gestion optimale de l'énergie dans les systèmes mécatroniques Diagnostic et surveillance des systèmes mécatroniques Validation expérimentale des systèmes mécatroniques Conception de systèmes mécatroniques économes en énergie Conception de capteurs et actionneurs compacts (échelles méso et micro) Opto-mécatronique : intégration de fonctions optroniques dans les systèmes Apport d énergie / commande sans fil (optique, RF, HF ) Méthodes et outils pour la conception de systèmes mécatroniques Gestion des données de conception en mécatronique Fiabilité et Robustesse des systèmes 65,9 29,3 4,9 0 56,1 36,6 2,4 4,9 41,5 41,5 9,8 7,3 34,1 51,2 12,2 2,4 56,1 34,1 7,3 2,4 34,1 48,8 12,2 4, ,3 9,8 4,9 48,8 36,6 9,8 19,5 43,9 29,3 7,3 56,1 36,6 2,4 4,9 19,5 43,9 26,8 9,8 65,9 29,3 4,9 0

19 Insertion de la rechcrche en mécatronique à l UTC 19 GDR MACS GDR Robotique GDR SEEDS Les labos: LEC Les sections 63 Les labos: ROBERVAL Mécatronique à l UTC Les sections 60 Les sections 61 Les labos: HEUDIASYC La mécatronique: Une diffusion de compétences dans différentes structures

20 Le bilan 20 Mécatronique : démarche visant l intégration en synergie de la mécanique, l électronique, l automatique et l informatique dans la conception et la fabrication d un produit en vue d augmenter et/ou d optimiser sa fonctionnalité. norme NF E La mécatronique correspond à un besoin industriel réel La mécatronique doit s appuyer sur des bases scientifiques solides et reconnues La mécatronique est internationale L UTC dispose de forces importantes dans le domaine de la mécatronique Le prototypage est un élément clef de la mécatronique Ces forces sont présentes dans différentes «structures reconnues» de l UTC La mécatronique est un élément fort du marketing de l innovation : elle a le pouvoir de créer de la valeur ajoutée.

21 Les questions du groupe de travail interne 21 Comment améliorer la lisibilité externe des compétences en mécatronique présentes dans l établissement? Institut mécatronique? Comment valoriser les acteurs internes et les thématiques de recherches liées? La mécatronique n est elle pas «par essence» un système de systèmes? Liens avec le LABEX MS2T? Faut il utiliser le concept marketing de la mécatronique?

22 22 Je vous remercie de votre attention

23 23 ANNEXES

24 Résultat du questionnaire : Mécatronique et enseignement 24 Culture scientifique Compétences Indispensable Utile Secondaire Inutile Résistance des matériaux Conception mécanique Matériaux Electronique analogique Electronique numérique Electronique de puissance Machines électriques Hydraulique Qualité, fiabilité, robustesse Automatique (asservissements) Programmation (C et orientée objet) Ingénierie des systèmes

25 Résultat du questionnaire : Mécatronique et enseignement 25 Compétences professionnelles Compétences Indispensable Utile Secondaire Inutile Ingénierie assistée par ordinateur conception mécanique conception électronique conception logicielle calculs multi-physiques fabrication et prototypage mesures physiques gestion de projet Travail collaboratif

26 Résultat du questionnaire : La mécatronique et la recherche à l UTC 26 Programmes de Recherche Thématique Fort Moyen Faible Pas d avis Modélisation multi-physique pour la mécatronique Conception optimale des systèmes mécatroniques Gestion optimale de l'énergie dans les systèmes mécatroniques Diagnostic et surveillance des systèmes mécatroniques Validation expérimentale des systèmes mécatroniques Conception de systèmes mécatroniques économes en énergie Conception de capteurs et actionneurs compacts (échelles méso et micro) Opto-mécatronique : intégration de fonctions optroniques dans les systèmes Apport d énergie / commande sans fil (optique, RF, HF ) Méthodes et outils pour la conception de systèmes mécatroniques Gestion des données de conception en mécatronique Fiabilité et Robustesse des systèmes

27 Les visions de la mécatronique 27 DAS Systèmes Mécatroniques pour l'electrification du Véhicule (SME) Mission : Généraliser l électrification des fonctions au travers de composants et systèmes mécatroniques innovants SME 1 - Technologies et matériaux Concepts technologiques et matériaux innovants Procédés industriels viables et compétitifs SME 2 - Applications mécatroniques automobiles Susciter des applications mécatroniques industrielles visant à la réduction des coûts, à la compacité et à la réduction des consommations énergétiques, prenant en compte l impact environnemental, dans les domaines suivants : Conversion d énergie Electrification des fonctions, création de nouvelles fonctions Exploitation de toutes les sources d énergie disponibles (Energy harvesting) Composants participant à la distribution et la gestion de l énergie électrique Autres applications mécatroniques à venir (ex.: interfaces tactiles et haptiques, ) SME 3 - Robustesse et fiabilité Mécanismes de défaillance des composants, organes et systèmes Physique et chimie de la défaillance Moyens de tests et d essai des nouveaux produits et systèmes Industrialisation Fiabilité des systèmes mécatroniques SME 4 - Méthodes et outils de conception Emergence d une communauté d excellence de conception des produits/systèmes mécatroniques: Projets concourant à l émergence de Plateforme(s) collaborative(s) de référence pour supporter le processus de conception et de simulation de la mécatronique

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