Systèmes intelligents et modélisation multiphysique

[Objectif] Le module Systèmes intelligents et modélisation multiphysique a pour objectif de former les futurs techniciens et ingénieurs à la conception dans une perspective d’intégration des fonctions mécaniques, électriques, électroniques et logicielles. 

[Thématique et contenus] Dans le contexte de la conception de systèmes connectés, intelligents et adaptatifs, l’ingénieur intègre des fonctions structurelles, sensorielles et motrices liées par une intelligence. La conception et la réalisation de ces composants complexes, légers et résistants, doués d’une forme d’autonomie, capables de réaliser des mesures et d’actionner des mouvements ou des adaptations de leur comportement, nécessite la mise en œuvre de compétences nouvelles. 

Après une introduction présentant les grandes tendances liées aux évolutions des produits, notamment constatées dans le cadre du développement de systèmes mécatroniques, des cyber-physical systems (CPS) et des smart products, plusieurs thématiques sont abordées :

  • la pensée système, l’ingénierie système, l’ingénierie des exigences, le Model Based System Engineering (MBSE) associé au langage SysML et une sensibilisation à la logique de vérification/validation ;
  • la simulation système (0D/1D) ;
  • la conception, la simulation et la réalisation dans une perspective d’intégration en s’appuyant notamment sur des notions en CAO, électricité/électronique et contrôle/logiciel.

[Modalités pédagogiques] La pédagogie active est privilégiée. Ainsi, les apports théoriques et les travaux dirigés peuvent être dispensés à distance dans une logique de classe inversée. Un cas fil rouge, autour d’un drone terrestre grimpant pour inspection de structure, sert d’illustration tout au long de ces apprentissages. L’exemple du drone est également utilisé de manière récurrente dans les travaux dirigés de mise en application des connaissances et savoir-faire. Le temps présentiel est consacré à un projet de conception, simulation et réalisation jusqu’au prototypage physique d’un dispositif semi-autonome, pilotable à distance. La collaboration entre les étudiants est mise en avant lors d’exercices interactifs à distance et par le projet cas d’application porté en groupe. Des modalités pédagogiques innovantes comme la revue de modèles pair-à-pair ont également été imaginées et des solutions numériques associées ont été développées en partenariat avec le groupe de recherche universitaire de l’établissement Jean-François Champollion.

[Ressources] Pour mettre en œuvre ces exercices et projet, deux types de ressources sont nécessaires. Les ressources matérielles (mécanique, électronique et informatique) ont été choisies pour leur caractère opensource ou, à défaut, pour leur appui sur une communauté large et active. Ceci permet de favoriser et faciliter l’appropriation des contenus et supports pédagogiques par d’autres établissements, dans une logique de montée en compétence et de mutualisation. Le second type de ressources correspond aux solutions logicielles nécessaires à la réalisation des exercices d’apprentissage ou aux projets. Les logiciels, plateformes et langages ont été choisis afin de répondre au mieux aux demandes industrielles, avec des solutions largement utilisées par les professionnels.

Informations pédagogiques

Compétences visées

  • Analyser et de concevoir l’architecture multifonctionnelle d'un système intelligent grâce à une démarche d’ingénierie système
  • Concevoir, dans une perspective finale d’intégration, les fonctions mécanique, électrique, électronique et logicielle
  • Modéliser et simuler lesdites fonctions dans un environnement permettant de forts couplages entre les physiques
  • Réaliser des prototypes de composants ou de systèmes intelligents ou adaptatifs intégrant leurs fonctions structurelles, sensorielles et motrices

Prérequis

Ce module est destiné aux étudiants en BUT, licence professionnelle ou classe préparatoire intégrée, dans une spécialité mécanique, électronique, informatique ou génie industriel.

Logiciels et matériels nécessaires

  • Ressources matérielles
  • Ressources logicielles
    • Diverses applications de la plateforme 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, notamment pour le prototypage et la simulation système
    • CATIA Magic pour le MBSE, langage SysML
    • Diagrams.net et gitlab (ou github) pour les séances communes de spécification fonctionnelle
    • IDE Arduino
    • Différentes librairies pour la découverte de techniques de Computer Vision
Supports pédagogiques

Licence de diffusion des ressources pédagogiques

Licence CC BY-NC-SA + licence commerciale

Conducteur pédagogique

Ressources pédagogiques

Conception, simulation et réalisation — format PDF
Conception, simulation et réalisation — format WEB
Cours : Simulation système — format PDF
Cours : Simulation système — format WEB
Cours : Systémique, ingénierie système et MBSE — format PDF
Cours : Systémique, ingénierie système et MBSE — format WEB
Etude de cas : modélisation MBSE du drone araignée — format PDF
Etude de cas : modélisation MBSE du drone araignée — format WEB
Etudes de cas : drone araignée et simulation système — format PDF
Etudes de cas : drone araignée et simulation système — format WEB
Etablissements contributeurs
Institut national des sciences appliquées de Lyon
https://www.insa-lyon.fr/
Institut national universitaire Jean-François Champollion
https://www.univ-jfc.fr/
Université de technologie de Compiègne
https://www.utc.fr/
Université de Versailles St-Quentin en Yvelines
https://www.uvsq.fr/
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