Formation d ingénieur par apprentissage en Génie électrique

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1 Formation d ingénieur par apprentissage en Génie électrique Programme d enseignement INSTITUT DES TECHNIQUES D INGENIEURS DE L INDUSTRIE Document provisoire, version du 14 février 2013 UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE BELFORT-MONTBELIARD CFAI NORD FRANCHE-COMTE

2 SOMMAIRE PROGRAMME DE LA FORMATION SUR LES 3 ANNEES :... 2 PROGRAMME DE FORMATION DE LA 1 ERE ANNEE :... 3 PROGRAMME DE FORMATION DE LA 2 EME ANNEE :... 4 PROGRAMME DE FORMATION DE LA 3 EME ANNEE :... 5 RYTHME DE L ALTERNANCE (DONNE A TITRE INDICATIF) :... 6 DETAIL DES MODULES D ENSEIGNEMENT:... 7 CONNAISSANCES SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES (CST):... 7 ENCADREMENT, MANAGEMENT, COMMUNICATION (EMC): LANGUE VIVANTE: PROJETS EN ENTREPRISE (PAE):

3 Formation d ingénieur par apprentissage en Génie électrique Programme d enseignement Programme de la formation sur les 3 années : Les enseignements sont scindés en trois thèmes : Connaissances scientifiques et techniques (CST), Encadrement, management, communication (EMC) et Anglais (Langue). Des Projets en entreprise (PAE) sont effectués chaque année. Chaque module possède un certain nombre de crédits ECTS (European Credit Transfert System). Le tableau cidessous indique le nombre minimum de crédits nécessaires à l attribution du diplôme d ingénieur répartis par thèmes (le nombre maximum de crédits est indiqué pour information). De plus, pour être diplômables, les apprentis-ingénieurs doivent avoir au minimum une connaissance pratique en anglais (voir règlement des études des formations d ingénieurs en formation initiale sous statut d apprenti). Catégorie Minimum requis Maximum possible Connaissance Scientifique (CS) Technique et Méthodes (TM) Organiser et Manager (OM) Questionner et Créer (QC) 4 12 Expression et communication (EC) Projets en entreprise Total 180 Les 3 tableaux ci-après résument les différents modules d enseignement de la formation durant tout le cursus. Les heures de cours, travaux dirigés (TD) et travaux pratiques (TP) sont spécifiées pour chaque module. Le nombre de crédit ECTS est également indiqué. Le contenu détaillé des modules est ensuite donné. 2

4 Programme de formation de la 1 ère année : Promotion 2012 Total Cours TD TP THE ECTS École - Semestre 1 CS MT70 Mathématiques pour l'ingénieur CS AT70 Automatique en génie électrique CS IF73 Informatique industrielle CS MQ70 Mécanique pour le génie électrique CS EL70 Bases de l'électrotechnique et des machines électriques CS EN70 Électronique analogique et numérique OM OM70 Sensibilisation aux risques électriques EC LE7x Anglais Niveau Total - Semestre CS MT71 Mathématiques pour l'ingénieur CS AT71 Automatique en génie électrique CS IF74 Informatique industrielle CS EL78 Installations électriques industrielles BT CS EL71 Bases de l'électrotechnique et des machines électriques CS EN71 Électronique analogique et numérique QC TI73 Communication et travail en groupe EC LE7x Anglais Niveau Total - Semestre 2 Total - 1 ère année École - Semestre ST70 Projet d analyse de l

5 Programme de formation de la 2 è m e année : Promotion 2012 Total Cours TD TP THE ECTS École - Semestre 3 CS MT72 Statistiques pour l'ingénieur CS IF72 Circuits logiques programmables CS MC70 Mesures et capteurs CS SY70 Automates programmables industriels CS EL72 Bases de l'électrotechnique et des machines électriques QC TI74 Communication et travail en groupe QC FQ70 Qualité OM OM71 Maintenance, Sécurité, Environnement, Ergonomie EC LE72 Anglais Niveau Total - Semestre TM EL75 Convertisseurs de puissance et commande des machines électriques TM AT72 Automatique en génie électrique TM EN7x Traitement du signal et Compatibilité Électromagnétique (CEM) TM EL74 Installations électriques industrielles HT TM MQ71 Mécanique pour le génie électrique OM MG70 Management et Leadership QC EC70 Économie OM OM73 Organisation EC LE73 Anglais Niveau Total - Semestre Total - 2 ème année École - Semestre ST71 Projet Technique

6 Programme de formation de la 3 è m e année : Promotions 2012 et précédentes Total Cours TD TP THE ECTS École - Semestre 5 TM EL76 Convertisseurs de puissance et commande des machines électriques TM TW70 Projet de réalisation technique à caractère industriel TM AT73 Automatique en génie électrique TM MC71 Systèmes embarqués TM SM70 Prototypage rapide et acquisition de données TM ER70 Énergies nouvelles et renouvelables (non thermiques) TM OM7x Ingénierie des systèmes et innovation OM MG71 Management et Leadership OM OM76 Pilotage des activités industrielles OM EC71 Économie QC FQ72 Qualité OM OM77 Environnement, Ergonomie EC LE74 Anglais Total - Semestre Total - 3 ème année ST72 Projet de fin d'études

7 Rythme de l alternance ( donné à titre indicatif) : L alternance réalisée durant tout le cursus est représentée par la figure ci-dessous. Les plannings de l année universitaire en cours sont disponibles sur le site Internet de l UTBM ( rubrique Ingénieur par apprentissage : génie électrique). Début septembre Formation Formation Formation Formation 1 er semestre 2 ème semestre Formation 3 ème semestre Formation 4 ème semestre 5 ème semestre 6 ème semestre Formation Fin août Première année Deuxième année Troisième année 6

8 Détail des modules d enseignement: Connaissances Scientifiques et T echniques (CST): Automatique en génie électrique Donner aux étudiants les bases de l automatique nécessaires au contrôle de processus. Définir les notions de linéarité, de non linéarité et de stabilité. Présenter les techniques de base de la régulation numérique. Donner les outils nécessaires pour une synthèse de la régulation fondée sur la représentation d état. Former les futurs ingénieurs aux techniques avancées de l automatique moderne. Donner les outils fondamentaux de la modélisation et de l identification des systèmes. AT70 : Semestre 1 : Processus, asservissement et signaux continus Fonction de transfert d un système linéaire Représentation fréquentielle des fonctions de transfert Comportement temporel des systèmes continus Correction PID et avance de phase AT71 : Semestre 2 : Stabilité et précision des systèmes asservis Synthèse de régulations continues Généralités sur les systèmes non linéaires Signaux échantillonnés Transformée en z, fonctions de transfert en z Stabilité et précision des systèmes asservis échantillonnés Régulation par PID numérique, RST, réponse pile AT72 : Semestre 4 : Généralités sur la représentation d état Équation d état linéaire Discrétisation d une équation d état continu Étude de stabilité Observabilité et commandabilité AT73 : Semestre 5 : Stabilité et stabilisation dans l espace d état Synthèse d observateur d état Notions de calcul des variations Commande optimale Identification des systèmes Commande par mode de glissement Commande robuste et adaptative Analyse et commande des systèmes non linéaires 7

9 Bases de l'électrotechnique et des machines électriques Acquérir les compétences de base pour la maîtrise des comportements des réseaux et des machines électriques. Connaître les principes et théories des différentes machines électriques Connaître les bases de l électronique de puissance EL70 : Semestre 1 : Réseau alternatif monophasé Réseau alternatif triphasé équilibré et déséquilibré Circuits magnétiques linéaires et Énergie magnétique EL71 : Semestre 2 : Transformateurs Machine à courant continu Étude de la machine asynchrone à rotor bobiné et à cage EL72 : Semestre 3 : Étude de la machine synchrone à pôles lisses et saillants Introduction à l électronique de puissance Conversion AC/DC : redresseurs à diodes et à thyristors Installations électriques industrielles Améliorer les connaissances théoriques et pratiques sur les installations électriques. Permettre une meilleure approche des textes réglementaires et normatifs. Maîtriser les outils de dimensionnement des protections des installations électriques. EL73 et EL74 : Semestre 1 et 4 : Présentation des normes NFC et NFC Caractéristiques des installations Dimensionnement et mise en œuvre d installations électriques industrielles et tertiaires Protection des biens et des personnes Schémas de liaison à la terre Formation à des outils de dimensionnement Convertisseurs de puissance et commande des machines électriques Études théorique et expérimentale des différents convertisseurs de puissance. Aborder les problèmes liés à la commande des machines électriques : contrôle et identification. EL75 : Semestre 4 : Généralités sur l électronique de puissance Méthodes de synthèse et d étude des convertisseurs statiques Conversion DC/DC et DC/AC 8

10 Dimensionnement et choix des composants actifs (diodes, transistors, ) et passifs (inductances, capacités, transformateurs) des convertisseurs statiques EL76 : Semestre 5 : Généralités sur les entraînements électriques Modélisation en vue de la commande des systèmes dynamiques Modèles d état appliqués aux machines tournantes à courant continu et à courant alternatif Commande scalaire de la machine asynchrone Commande vectorielle de la machine asynchrone, contrôle direct et indirect, mise en oeuvre de la commande de l ensemble convertisseur - machine, analyse de robustesse Observation du flux magnétique de la machine asynchrone, filtrage de Kalman Commande directe de couple de la machine asynchrone (DSC/DTC), mise en œuvre de la commande de l association convertisseur machine, analyse de la robustesse Commande de la machine synchrone à aimants permanents Dimensionnement et CAO pour le génie électrique Modéliser et dimensionner des actionneurs électriques Prendre en main les logiciels de conception assistée par ordinateur les plus utilisés dans le domaine de l électronique et de l électrotechnique EL77 : Semestre 5 : Introductions aux méthodes des éléments finis, des différences finies, et des équations intégrales Modélisation analytique des machines électriques en vue de dimensionnement optimal Utilisation des logiciels : Flux2d, Prodesign, Simplorer Électronique analogique Approfondir le domaine de l électronique analogique et acquérir des connaissances solides dans les techniques de l électronique EN70 : Semestre 1 : Les transistors (rappels) Les amplificateurs opérationnels Les bascules Les convertisseurs CAN/CNA EN71 : Semestre 2 : Les fonctions à seuil Les oscillateurs La boucle à verrouillage de phase (PLL) Traitement du signal et Compatibilité ÉlectroMagnétique (CEM) Sensibiliser les étudiants au traitement numérique du signal en vue des applications dans la commande des systèmes embarqués, les initier à la Compatibilité ÉlectroMagnétique (CEM). 9

11 Être capable de mettre en œuvre des moyens permettant d assurer la Compatibilité ÉlectroMagnétique de systèmes électriques. EN7x : Semestre 4 : Traitement signal Échantillonnage et quantification FFT et produit de convolution Transformée de Fourier Discrète Initiation à la Compatibilité Électromagnétique (théorie et pratique) Études des sources de perturbations électromagnétiques Approche de la réglementation et législation en C.E.M Les différentes sources de perturbations électromagnétiques Conception et remèdes: filtrage, blindage et câblage Règles de base en conception de circuits imprimés, appareils et installation Énergie électrique: sources et gestion Apporter aux futurs ingénieurs en génie électrique des connaissances de sources d énergie. Avoir un savoir-faire en terme de caractérisation, de modélisation et de fonctionnement des différentes sources d énergie. Maîtriser la gestion des flux énergétiques afin d économiser les ressources. ER70 : Semestre 5 : Ressources énergétiques Production de l énergie électrique Énergie éolienne et solaire Les piles à combustibles Le stockage de l énergie électrique Constitution et gestion optimisées des réseaux d énergie dans les industries Gestion et valorisation des déchets Analyse des critères économiques Optimisation, réduction des coûts et amélioration de rendement énergétique Commande optimale de processus et gestion de l énergie Informatique industrielle - Circuits logiques programmables Fournir aux étudiants les compétences nécessaires à la pratique des microprocesseurs, des microcontrôleurs et des DSP. Donner une base solide en électronique numérique et initier les étudiants aux circuits logiques programmables. Permettre aux étudiants de comprendre l architecture des microcontrôleurs, des CPLD et des FPGA et de connaître les différentes familles existantes dans le domaine industriel. IF70 et IF71 : Semestre 1 et 2 : 10

12 Introduction aux systèmes à microprocesseur Architecture interne d un DSP ou microcontrôleur Les périphériques internes d un DSP ou microcontrôleur Les techniques d interfaçage IF72 : Semestre 3 : Langage VHDL Systèmes combinatoires et séquentiels - Graphes d états Architecture des circuits logiques programmables Technologies des FPGA Applications - Critères de choix Mesures, capteurs, systèmes embarqués Fournir aux étudiants les connaissances et les méthodes leur permettant de dimensionner et mettre en oeuvre une chaîne de mesure numérique, depuis le choix des capteurs jusqu au traitement des données. Apporter des connaissances et savoir-faire dans le domaine des systèmes embarqués. Maîtriser les structures matérielles et logicielles dédiées à la commande des processus temps réel : calculateurs, interfaces et bus de transfert numériques. Réaliser un projet d asservissement numérique ou de communication temps réel. MC70 : Semestre 3 : Principe de numérisation et de transfert des données Principes fondamentaux de la métrologie Conditionneurs des capteurs passifs Les principaux capteurs utilisés en EEA MC71 : Semestre 5 : Généralités sur les systèmes embarqués Les microprocesseurs dans les systèmes embarqués Le multiplexage : application au bus CAN Les petits moteurs et actionneurs électriques appliqués aux systèmes embarqués Propriétés des applications temps réel Structure des systèmes microinformatiques temps réel Exemple de noyaux temps réel embarqués Les réseaux de terrains Mécanique pour le génie électrique Apporter une compréhension des comportements mécaniques des différentes structures manipulées en génie électrique essentiellement les moteurs électriques et leurs charges. Apprendre à connaître les outils de conception et de représentation des efforts et des formes. MQ70 et MQ71 : Semestre 1 et 4 : Caractérisation et modélisation des systèmes mécaniques (véhicules, moteurs, machines, pompes et turbines ) 11

13 Comportements thermomécaniques des matériaux Dimensionnement Représentation et mise en équation des systèmes électromécaniques Propriétés physiques des structures Mathématiques et Statistiques pour l'ingénieur Acquérir les méthodes et les techniques mathématiques pour apporter des solutions aux problèmes de l'ingénieur. Présenter les méthodes numériques de base et de leurs domaines d'application. Développer un ensemble d outils indispensables à l ingénieur. MT70 : Semestre1 : Rappels sur nombres complexes Formules de Taylor Étude locale des fonctions: développements limités Intégrales simples Intégrales impropres ou généralisées Espaces vectoriels : généralités Matrices Déterminants - Valeurs propres Vecteurs propres Équations différentielles MT71 : Semestre 2 : Interpolation polynômiale Intégration numérique Équations non linéaires MT72 : Semestre 3 : Statistique descriptive Probabilités Statistique inférentielle Prototypage rapide et acquisition de données Apporter aux étudiants les outils modernes liés au développement de nouveaux systèmes : prototypage rapide et acquisition de données SM70 : Semestre 5 : Outils avancés de prototypage rapide : Cartes dspace Cartes National Instruments Interfaçage des systèmes Outils d acquisition de données : LabView ControlDesk Réalisation d Interface Homme Machine (IHM) 12

14 Automates programmables industriels Apporter aux futurs ingénieurs des connaissances et un savoir-faire dans le domaine des automatismes. À travers des mini-projets l étudiant sera amené à étudier et mettre en oeuvre des applications utilisant des automates programmables. SY70 : Semestre 3 : Synthèse des systèmes séquentiels GRAFCET Étude et mise en oeuvre des automates programmables Étude des spécifications fonctionnelles et opérationnelles d une application Analyse des systèmes de détection et de décision Projet de réalisation technique à caractère industriel Concrétiser par un projet les connaissances acquises en EEA. Prouver les capacités à traiter un problème. TW70 : Semestre 5 : Prise en compte du problème et de ses contraintes Élaboration de solutions (réalisation de carte, élaboration de programmes,...) Présentation et démonstration des résultats obtenus Encadrement, Management, Communication (EMC): Ingénierie des systèmes et innovation Apporter aux étudiants une approche globale d ingénierie système Aborder les différentes phases du cycle de conception et d intégration d un système Présenter les outils de base d organisation et de gestion Maîtriser les principales méthodes (analyse fonctionnelle (AF), approche PDCA, AMDEC, ) Clé de la compétitivité des entreprises, l innovation implique largement l ingénieur. OM7x: Semestre 5 : Les étapes de la démarche système Analyses préliminaire et technique du problème et spécifications Gestion des exigences (spécifications des objectifs et tâches) Structuration (choix technologique), modélisation Intégration, Vérification, Validation, Qualification (IVVQ) Acquisition et pratique des méthodes AF, AMDEC (prévenir les défaillances), PDCA (optimiser, améliorer), pour contribuer à la sûreté de fonctionnement. Études de cas industriels Processus d innovation et organisation de l innovation dans l entreprise Place de l innovation dans la stratégie d entreprise Financer l innovation et protéger ses innovations 13

15 Pilotage des activités industrielles Concevoir la cohérence des choix en fonction des modes d organisation, des méthodes de gestion et des types de marchés. Mettre en œuvre la production flexible, en assurance qualité, dans une stratégie de réduction des moyens et des délais. Construire et suivre le plan d action de son unité. Optimiser les flux de production depuis la commande jusqu à la mise en œuvre du produit : applications pratiques. OM76 : Semestre 5 : Économie et Production : Rappel des notions de système économique Positionner l'activité industrielle par rapport à la stratégie Types de marché et conception des produits Dans quelles limites peut-on travailler sans stocks et sans délais en diminuant les coûts? Comment travailler en système de prévention et limiter au maximum l intervention? Évolution du produit Diagnostic d'entreprise L entreprise de haute technologie Communication et travail en groupe Donner à chacun les outils et une expérience nécessaire dans une perspective de communication en situation publique. Maîtriser des techniques de communication collective. TI70 : Semestre 1 : Les enjeux de la parole La communication orale Les techniques à mettre en œuvre TI71 : Semestre 2 : La gestion d une intervention orale La parole intelligible L improvisation L exposé L entretien La réunion Économie Familiariser les étudiants aux concepts, outils (indicateurs) et méthodes (modèles économétriques, enquêtes) permettant d analyser la conjoncture économique. Cette analyse conjoncturelle est un préalable indispensable pour effectuer des choix industriels stratégiques. 14

16 EC70 et EC71 : Semestre 4 et 5 : Circuit économique et grandes fonctions économiques Indicateurs de conjoncture Information économique et outils du conjoncturiste Croissance économique et analyse des cycles réels Phénomènes monétaires et financiers Analyse conjoncturelle et prise de décision industrielle Présentation du marché du travail français Organisation du travail et flexibilité Efficience productive et gouvernance d entreprise Méthodologie d'organisation : Maintenance, Sécurité, Environnement, Ergonomie Comprendre et participer à la gestion de la politique de maintenance afin d'optimiser la disponibilité des moyens de production. Connaître et maîtriser les obligations en matière de sécurité des hommes et des équipements qu une entreprise doit respecter. Savoir réaliser une analyse objective des risques professionnels Maîtriser le sens, savoir décliner de façon opérationnelle les exigences et connaître les procédures et les enregistrements du référentiel (ISO 14001) Connaître les principales notions d ergonomie, utiliser, en ce domaine, un langage adapté et commun, prendre en compte la dimension ergonomie dans chaque secteur d activité. OM70 : Semestre 1 : Sécurité et habilitation électrique OM71 et OM77 : Semestre 3 et 5 : Sécurité La réglementation - Les responsabilités du chef d entreprise - La délégation de pouvoir L analyse des situations de travail - La mission de prévention Cadre juridique Les acteurs de la prévention des risques professionnels. Les éléments de la prévention des risques professionnels Maintenance Organisation et gestion d'un service maintenance Les différentes formes de maintenance Les coûts La sûreté de fonctionnement L amélioration des équipements ou des installations L exploitation des historiques et outils de décision Ergonomie 15

17 Notions sur les dimensionnements des postes de travail : Les données anthropométriques de base - La conception des postes de travail - Les incidences des mauvaises postures. Notion sur la fatigue physique et mentale Notions de confort thermique et visuel Notions de confort auditif La démarche ergonomique Organisation Les objectifs de la production deviennent plus complexes : productivité, mais aussi qualité, flexibilité. Dans le contexte, la pertinence et la maîtrise de l organisation apparaissent comme un facteur de compétitivité aussi important qua la technologie elle-même. De même, la cohérence entre les outils de gestion et les nouveaux objectifs de la production apparaît comme un enjeu décisif. OM72 et OM73 : Semestre 3 et 4 : Le SMED L analyse fonctionnelle L analyse de la valeur La communication L implantation des moyens de production La gestion traditionnelle des stocks La gestion d atelier Le management des ressources de la production La TPM : Total Productive Maintenance Qualité Comprendre et organiser une politique qualité d entreprise en sachant analyser l existant et en aidant à la mise en place des stratégies et des plans d action pour améliorer la qualité. FQ70, FQ71 et FQ72 : Semestre 3, 4 et 5 : Politique qualité La qualité, une affaire de management La démarche qualité La certification d entreprise L ISO 9001 V2000 L amélioration continue Système intégré QSE Méthode de résolution de problèmes L audit qualité : ISO V2002 Plans d expérience 16

18 Management et Leadership Stimuler la créativité de l équipe. Impulser et mobiliser les partenaires autour de l amélioration continue. Préparer les partenaires au changement, responsabiliser, motiver, développer la réactivité des hommes, faire évoluer les compétences et l organisation Développer sa capacité d encadrement et son efficacité personnelle. Gérer le stress, optimiser son organisation personnelle et sa gestion du temps, pratiquer la délégation de responsabilité MG70 et MG71 : Semestre 4 et 5 : Fonctions principales du management Adaptation du management Missions du manager Développement personnel Phénomènes de groupes Communication interne Animation d équipe, groupes de travail Le regard des autres sur l ingénieur au travail Langue Vivante: Anglais Donner les connaissances linguistiques et les savoir-faire nécessaires pour communiquer en milieu anglophone dans des situations de la vie courante et professionnelle. Apprentissage de la communication en anglais dans un contexte professionnel, sensibilisation à l interculturalité et préparation au TOEIC. LE70, LE71, LE72, LE73, et EL74 : Semestre 1, 2, 3, 4 et 5 : Développer les compétences orales et écrites, de l étudiant Consolider ses connaissances lexicales et grammaticales Communication écrite : outils professionnels (lettre de motivation, résumé, rapport) Communication orale : en situation professionnelle ou extra-professionnelle Exposés 17

19 Projets en entreprise (PAE): Projet d analyse de l entreprise (1 ère année) : La première année correspond à la découverte de l entreprise et de son environnement, sa structure, ses moyens technologiques, ses produits, ses pratiques de la gestion des ressources humaines, sa structure administrative. De plus, vous serez amenés à réaliser différentes missions techniques au sein de l entreprise. Projet technique (2 ème année) : Au cours de la seconde phase, le stagiaire applique les connaissances acquises au cours de la formation pour la résolution de problèmes concrets en respectant les contraintes industrielles, en utilisant les modes de travail en groupe et les outils de communication. Projet de fin d études (3 ème année) : Le projet de fin d études, réalisé durant la troisième année de formation, est un véritable projet d ingénierie qui sera confié au stagiaire placé dans une position d ingénieur débutant. Ce projet sera l occasion pour l apprenti de démontrer ses capacités et son potentiel face à cette mission effectuée dans le domaine du génie électrique. 18

20 UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE DE BELFORT-MONTBÉLIARD Belfort cedex Tél. +33 (0) CFAI Nord Franche-Comté 5 rue du Château Exincourt Tél..+33 (0) apprentissage@cfai-nfc.com 19