1.1. Ladémarchedeprojet

1.1.1. Les projets industriels

1.1.2. Communication technique

Cartes mentales, représentations numériques, diagrammes SysML pertinents, prototype et maquette, croquis et schémas non normalisés, organigrammes.

3

Il s’agit de savoir choisir et utiliser un outil de communication technique en fonction du contenu à transmettre et de l’interlocuteur auquel on s’adresse.

Outils de partage et d'organisation du travail collaboratif (cloud, PLM, BIM).

2

Il s’agit principalement d’utiliser ces outils lors des projets collaboratifs.

1.1.3. Approche design et architecturale des produits

1.2. Outilsdel'ingénieriesystème

1.2.1. Concepts de systèmes

Approche système (environnement, frontières, système d’intérêt, points de vue).

3

1.2.2. Ingénierie système

Analyse du besoin : besoin initial, mission principale, contexte, cas d’utilisations, scénarios d’utilisation, besoins des parties prenantes.

3

À la lecture d’un cahier des charges, l’élève doit savoir extraire les informations pertinentes décrites en langage SysML.

En projet de construction, l’analyse du besoin peut faire appel à d’autres outils complémentaires.

•  Spécification technique, conception de l’architecture.

•  États, séquences.

•  Fonctionnalités, structure physique, flux internes/externes.

3

Les grands principes sont évoqués en démarche de projet. Le but recherché est :

• -  d’amener l’élève en phase de spécification à apporter ses propres concepts opérationnels ou architecturaux, tout en restant dans le domaine du problème, afin de définir les exigences systèmes issues des besoins ;

• -  d’amener l’élève en phase de conception à proposer sa propre architecture fonctionnelle et structurelle, satisfaisant et validant les exigences systèmes, définies préalablement.

IVVQ : intégration, vérification, validation, qualification.

3

Les grands principes sont là aussi évoqués en démarche de projet :

• -  l’intégration (entendue « sur site d’exploitation ») quand elle est possible est évoquée ;

• -  l’accent est mis sur les outils de vérification et de validation ;

• -  la qualification étant la mesure de performance une fois le système produit, le savoir-faire inhérent relève du domaine expérimental.

1.3. Compétitivité des produits

1.3.1. Paramètres de la compétitivité

1.3.2. Compromis complexité-efficacité- coût

1.4. Créativité et innovation technologique

1.5. Approche environnementale

1.5.1. Cycle de vie

1.5.2. Mise à disposition des ressources

1.5.3. Utilisation raisonnée des ressources

2.1. Représentation des flux MEI

•  Notion de flux et de stock.

•  Principaux flux de transfert de matière, d’énergie, d’information.

•  Principes de caractérisation des flux, unités, calcul.

3

Différencier et identifier sur un produit les principaux flux (déplacement, transfert) et principaux stocks (accumulation).

Caractériser les flux liés à la circulation ou au transfert de la matière, de l’énergie et de l’information (débit surfacique, volumique, flux lumineux, thermique, courant électrique, etc.).

2.2. Approche fonctionnelle et structurelle des ossatures et des enveloppes

2.2.1. Typologie des enveloppes

2.2.2. Typologie des ossatures

2.2.3. Typologie des assemblages

2.3. Approche fonctionnelle et structurelle des chaînes de puissance

2.3.1. Typologie des chaînes de puissance

2.3.2. Stockage d’énergie

2.3.3. Conversion de puissance

2.3.4. Modulation de puissance

2.3.5. Adaptation de puissance

2.3.6. Transmission de puissance

2.4. Approche fonctionnelle et structurelle d’une chaîne d’information

2.4.1. Typologie des chaînes d’information

•  Notion de chaîne d’information.

•  Principales fonctions relatives à la chaîne d’information : acquérir, traiter, communiquer.

•  Caractérisation des fonctions.

•  Représentation graphique d’une chaîne d’information.

3

La représentation graphique d’une chaîne d’information est réalisée par des schémas blocs.

Se limiter à la caractérisation externe des

fonctions.

Insister sur les organisations très variées dans lesquelles ces fonctions peuvent s’organiser ou s’enchaîner, notamment dans le cas où est utilisée une représentation simplifiée des chaînes d’information.

2.4.2. Acquisition et restitution de l’information

Acquisition d’une grandeur physique (principe, démarches et méthodes, notions requises).

3

Prélèvement de l’information (grandeurs physiques, états logiques, valeurs numériques) depuis le produit, son environnement ou l’IHM (Interface Homme Machine).

Grandeurs mesurées et grandeurs d’influence ; signal restitué.

Caractéristiques utiles : étendue de mesure, résolution, sensibilité, précision, fonction de transfert et linéarité.

Choix d’un dispositif d’acquisition adapté à un objectif donné.

Conditionnement d’une grandeur électrique (mise en forme, amplification, filtrage).

3

La notion de filtrage est étudiée dans le cadre d’un filtre passe-bas du premier ordre, servant à lisser une information sur amplitude ou à atténuer le bruit parasite. Seul le niveau fonctionnel de l’amplification est abordé, la fonction est réalisée par des circuits intégrés spécialisés.

Conversion Analogique/Numérique (CAN).

3

CAN : caractéristiques utiles à leur mise en œuvre (grandeur d’entrée, grandeur de sortie, caractéristique de transfert, Nombre de bits, résolution, quantum, valeur pleine échelle). La structure interne des CAN n’est pas développée.

2.4.3. Codage et traitement de l’information

Encodage de l’information : binaire, hexadécimal, ASCII.

3

Identification du type de codage.
En première se limiter aux règles de numération

et aux changements de base binaire/décimal et décimal/binaire.

Algorithmique.

3

Structures conditionnelles, itératives. Utilisation de variables (type, taille, etc.). Appel de procédures/sous-programme.

Traitement numérique.

3

Le traitement numérique est limité aux opérateurs arithmétiques. Les effets de bords liés à la taille des données, aux capacités de stockage, aux temps de traitement sont mis en évidence.

Compression de données.

2

Seules des notions de taux de compression sont étudiées ici à travers des exemples simples.

2.4.4. Transmission de l’information

Typologie des transmissions.

3

Connections point à point (filaire, sans fil).

Typologie des réseaux (étoile, anneau à jeton, etc.)

Architecture d’un réseau informatique.

3

Modèle en couche des réseaux : se limiter à la description du modèle OSI.
Protocoles et encapsulation des données.

Adresse physique et adresse logique. On se limite au protocole IPV4.

Architecture Client/Serveur.

2

Serveur Web : distribution AMP (Apache + MySQL + Php) ou autre distribution équivalente.

Serveur DHCP et serveur de nom de domaine (DNS).

2.4.5. Structure d’une application logicielle

Organisation structurelle d’une application logicielle : (programme principal, interfaces, entrées-sorties, sous programmes, procédures, fonctions).

3

Analyse de la constitution d’une application logicielle en termes de programme principal, interfaces, entrées et sorties, sous-programmes, procédures, ou fonctions.

Représentation graphique schématique de la structure.

3.1. Modélisations et simulations

3.1.1. Progiciels de simulation

Typologie des progiciels. Critères de choix.

3

Les principaux outils de modélisation simulables sont abordés, en définissant précisément le domaine d’application :

• -  modèle volumique ;

• -  modèle multiphysique ;

• -  modèle fonctionnel (de type schéma-bloc) ;

• -  modèle comportemental (de type diagramme

  d’états/activités) ;

• -  modèle de régression (de type tableur).

3.1.2. Paramétrage d’un modèle

Variables internes, variables externes.

3

Sous l’expression « variable interne » sont considérés les paramètres d’un modèle de type « boîte noire », paramètres de constituants physiques.
Sous l’expression « variables externes » est entendu le signal temporel, pour les liens hors modèle multi-physique (de type schéma-bloc).

Entrées, sources de simulation.

3

L’accent est mis sur les principales sources utilisées en simulation et leur paramétrage.

Sorties, rendus des résultats.

3

Se limiter aux blocs de rendu graphique et à leur paramétrage.

3.1.3. Paramétrage d’une simulation

3.1.4. Post-traitement et analyse des résultats

•  Principaux traitements de données postérieurs aux résultats issus de simulation.

•  Interprétation des résultats d’une simulation : courbe, tableau, graphe, unités associées.

3

Exploiter ou affiner des résultats issus d’une simulation par traitement postérieur des données.

3.2. Comportement mécanique des produits

3.2.1. Concept de mouvement

3.2.2. Concept d'équilibre

3.2.3. Concept de résistance

3.3. Comportement énergétique des produits

3.4. Comportement informationnel des produits

3.4.1. Nature et représentation de l’information

Nature d’une information.

3

Signal logique, analogique, numérique (TOR, échantillonné).

Entrées/sorties : montages analogiques de base pour l’obtention/génération d’une information logique (on prendra comme niveaux logiques 1/0 les valeurs 5V/0V).

Représentation temporelle d’une information.

3

Le but est d’obtenir, à partir de la visualisation temporelle d’une information (lecture de chronogramme), les grandeurs caractéristiques de l’information : période, fréquence, amplitude, niveau (logique), rapport cyclique.

Représentation fréquentielle d’une information.

2

Se limiter à une approche qualitative des fréquences audibles : notions de basses, moyennes et hautes fréquences d’un signal audio, représentation spectrale d’un signal audio simple.

3.4.2. Description et simulation comportementale de l’information

Diagramme de séquence.

3

Le diagramme de séquence est utilisé comme outil de description d’échanges d’information, déroulé temporel d’un scénario d’utilisation.
Les diagrammes d’états et/ou d’activités servent d’outils de description voire de simulation quand cela est possible :

• -  simulation évènementielle dont le but est de simuler les différents états possibles d’un produit et ses changements d’états selon des évènements définis ;

• -  simulation algorithmique pour exploiter la dualité diagramme d’activités/algorigramme pour simuler un algorithme séquentiel.

Diagramme d’états, d’activités.

3

3

3.4.3. Inter-opérabilité des produits

Typologies des communications.

3

Se limiter aux aspects qualitatifs des notions de :

• -  synchrone/asynchrone : communication en continu (streaming) ou à la demande ;

• -  half/full duplex : par analogie avec le talkie/walkie, le téléphone ;

• -  maître/esclave ;

• -  client /serveur.

Liaisons séries : protocoles de communication, sens du flux de données, débit et rapidité de transmission.

3

En I2D : se limiter à la lecture de trame binaire, et à sa conversion.

En SIN : les concepts de bit de start/stop doivent être assimilés, la notion de bit de parité sert d’introduction aux codes correcteurs.

Configuration d’un réseau :

- routage de l’information ;
- adressage statique, dynamique.

3

Se limiter à l’étude du fonctionnement d’un switch, d’un routeur, et à la manière dont circulent les informations (trames).

Communication au sein d’un réseau : - trames TCP/IP, UDP ;

- sockets ;
- protocoles FTP, http.

2

Se limiter à mettre en évidence les différentes requêtes entre les constituants de manière expérimentale.

Système temps-réel.

2

Temps de cycle, interruptions (sur entrées, cycliques), de produits temps-réel.

3.4.4. Comportement des systèmes régulés ou asservis

4.1. Outils de représentation du réel

4.1.1. Représentation numérique des produits

4.1.2. Outils de représentation schématique

Schéma architectural (mécanique, énergétique, informationnel).

3

Le schéma architectural permet de décrire l’organisation structurelle d’un produit de manière non normalisée, il fait apparaître les composants et constituants (choix techniques, cheminement des câbles, des gaines, des tuyaux).

4.2. Démarches de conception

4.2.1. Amélioration de la performance environnementale d’un produit

Outils de l’éco-conception et de l’éco- construction.

3

En articulation avec le chapitre « approche environnementale ».

Utilisation de logiciels ou de modules dédiés.

4.2.2. Choix des matériaux

4.2.3. Choix des constituants

Choix de solutions logicielles, d’une unité de traitement et des interfaces.

3

Choix des bibliothèques logicielles adaptées.

Choix d’un environnement de développement

intégré (IDE).

Choix d’une unité de traitement à base de microcontrôleur, de nano contrôleur (objet connecté - Internet of Thing) ou d’un nano ordinateur, au regard du format et du volume des données à traiter, de la puissance de calcul nécessaire et du besoin de stockage.

Choix des interfaces et des protocoles de communication entre les constituants au regard du nombre, du type et du format des entrées/sorties.

4.3. Conception des produits

4.3.1. Les réseaux intelligents

4.3.2. Conception bioclimatique, pré dimensionnement des structures et ouvrages

4.3.3. Efficacité énergétique passive et active d'un produit

Conception de fonctionnalités intelligentes à caractère domotique et immotique.

3

Il s’agit par une approche systémique et globale de gestion de l’énergie de travailler sur le pilotage automatisé du bâtiment en fonction de leurs usages.

4.3.4. Conception numérique d'une pièce

4.3.5. Conception informationnelle des produits

•  Bilan et nature des entrées/sorties.

•  Structures de programmation.

•  Fonctions logicielles.

•  Méthodes et propriétés utiles en lien avec les bibliothèques logicielles choisies.

•  Types de variables.

•  Diagrammes de description.

3

Lister les entrées et les sorties du système en fonction de leur nature (analogique, logique, numérique).
Identifier, pour les bibliothèques logicielles utilisées, les méthodes utiles ainsi que les propriétés de celles-ci.

Le choix des diagrammes retenus pour décrire le système est motivé par l’intention de communiquer à l’écrit comme à l’oral.

Codage dans un langage spécifique.

Règles d'écriture (organisation du code, commentaires, documentation, etc.).

3

Les langages Python et C++ sont à utiliser.

Pour l’écriture de pages web on utilisera HTML/CSS et PHP.

Mise au point

3

Débogage (pas à pas, point d’arrêt, etc.)

Intégration et fusion de différents programmes en un programme unique.

5.1. Constituants des ossatures et enveloppes

5.1.1. Enveloppe des produits

5.1.2. Fondations, soutènement, porteurs horizontaux et verticaux, contreventement

5.2. Constituants de puissance

5.2.1. Convertisseurs, adaptateurs et modulateurs de puissance

5.2.2. Stockeurs d’énergie

5.2.3. Transmetteurs des mouvements

5.3. Constituants de l’information

5.3.1. Capteurs, conditionneurs

Capteurs analogiques.
Capteurs numériques, détecteurs.

3

Se limiter à caractériser les capteurs par leurs relations d’entrée/sortie.

Amplificateurs.

2

Privilégier l’utilisation de circuits spécialisés dont le gain est réglable. Ne pas étudier les montages à Amplificateurs Linéaires Intégrés.

Filtres passe-bas.

2

Se limiter aux filtres passe-bas du premier ordre.

Convertisseurs analogique-numérique.

2

Privilégier l’utilisation de circuits spécialisés sans étudier leur structure interne.

5.3.2. Constituants d’IHM

Constituants sonores, visuels, tactiles.

3

Afficheur, clavier, écran, etc.

Interfaces hybrides.

2

Interfaces visuelles, tactiles. Interfaces haptiques.

5.3.3. Composants programmables

Cartes électroniques à microcontrôleur.

3

Privilégier les cartes électroniques programmables à partir d’un environnement de développement intégré, disposant d’entrées/sorties.

Nano ordinateurs.

3

Utiliser des cartes électroniques dotées d’un système d’exploitation et permettant la connexion de périphériques (écran, clavier, caméra, etc.).

Objets connectés.

3

Internet des objets.
Utilisations de modules programmables

permettant de connecter un produit à internet et le rendre communiquant à distance.

5.3.4. Composants de transmission de l’information

Constituants d’un réseau.

3

Se limiter à l’usage de commutateurs, routeurs et tout type de serveur.

Caractéristiques des bus de communication.

3

Aborder les différentes natures de bus (bus de terrain, bus de périphériques) et leurs caractéristiques (longueur de bus, débit, fiabilité, etc.).

Privilégier les bus KNX, EnOcean, CAN, I2C voire SPI, etc.

Composants émetteurs et récepteurs pour la transmission sans fil.

3

Privilégier l’usage de modules intégrés

Se limiter aux technologies WiFi, Bluetooth, RF, etc.

6.1. Moyens de prototypage rapide

Prototypage de pièces et de la chaîne d’information.

3

Les activités pratiques de prototypage rapide relèvent des activités classiques d’un fablab. La chaîne numérique est complète et continue.

Virtualisation de solutions logicielles.

2

Privilégier les logiciels permettant l’exécution de machines virtuelles (VM pour « Virtual Machines »).

6.2. Expérimentations et essais

Expérimentations de constituants de la chaîne d’information.

3

L’expérimentation porte sur la mise en œuvre de constituants standard du commerce pour en vérifier les fonctionnalités.

6.3. Vérification,validationetqualificationduprototyped’unproduit

Intégration des éléments prototypés du produit.

3

Vérifier la conformité aux spécifications fonctionnelles nécessaires à l’intégration des éléments prototypés en un produit avant assemblage.

Mesure et validation de performances.

3

Ces activités s’effectuent dans le cadre des projets, sur des dispositifs expérimentaux et instrumentés liés aux supports étudiés. Elles permettent de faire apparaître les écarts entre les résultats de simulation et le comportement réel d’un produit.