Projet – Conception en phase d’avant projet

CONTEXTE ET DESCRIPTION SOMMAIRE

Cette UV constitue la 3ème étape de la série de projets visant à accroître l’autonomie et l’acquisition active de connaissances au cours de la formation : ce projet s’adresse aux étudiants ayant choisi les profils professionnels de Mécanique.
Ce projet possède comme principaux objectifs d’une part, d’acquérir et appliquer les méthodes générales de gestion de projet (planifier, coordonner un travail en équipe, etc.) et d’autre part, d’appliquer des connaissances spécifiques aux profils sur une étude de conception en phase d’avant-projet. A l’issue de cette UV, l’étudiant sera capable, à partir de l’énoncé d’un besoin exprimé par un client, de définir une solution d’avant-projet pré-dimensionnée de la partie opérative d’une machine spéciale intégrant des composants sur étagère.

Pendant toute la phase de réflexion, les étudiants élaboreront différentes solutions qu’ils caractériseront à l’aide d’outils et/ou de logiciels de dimensionnement. La solution d’avant-projet adoptée sera, à l’issue, matérialisée par une maquette numérique réalisée à l’aide d’un logiciel de CAO.

Les notions abordées dans cette UV seront mises en application dans le projet industriel (UV4.4) du 4ème semestre.

OBJECTIFS

Cette UV est composée d’une partie « Gestion de projet » commune à tous les profils (cf. fiche UV dédiée) et d’une partie « Avant-projet scientifique et technique » spécifique aux profils Hydro, STIC et Méca.

Pour la partie « Avant-projet » :
A la fin de cette UV, l’étudiant sera capable de :

• savoir suivre une méthodologie de conception ;
• rechercher des architectures candidates et les formaliser sous forme de schémas ;
• modéliser tout ou partie du système pour pré-dimensionner et choisir des composants sur étagère puis dimensionner certaines pièces ;
• définir une maquette virtuelle du système intégrant des composants sur étagère ;
• rédiger un rapport technique justificatif.

PRE-REQUIS

1) UV pré-requises:    
Semestre 1 : Mécanique 1 (UV 1.6) ; Mécatronique (UV 1.7) ; Propriétés des matériaux (UV 1.4),
Semestre 2 : Projet de découverte et d’analyse de systèmes (UV 2.4) ; Mécanique 2 (UV 2.6) ; Technologie et Dimensionnement (UV 2.7).

2) Grandes notions: outils de base de l’ingénieur mécanicien (UV 1.6) appliqués au dimensionnement de pièces (UV 2.6) et de liaisons (UV 2.7), culture scientifique sur les grandes classes de matériaux (UV 1.4) et les procédés d’obtention associés (UV 2.7) et culture technologique (UV 1.7) appliquée à l’analyse de systèmes mécaniques (UV1.7 - UV 2.4).
CONTENU ET ORGANISATION PEDAGOGIQUE

A) Partie « Gestion de projets » (15h)
A-1) Cours magistraux sur la gestion de projets (7,5h)
A-2) TD coordonnés avec le projet technique (7,5h)

Prise en main d’un outil de gestion de projets,
Applications sur le projet en cours (planification, affectation des ressources).

B) Partie « Avant-projet » (45h dont 25h encadrées)
B-1) Savoir suivre une méthodologie de conception

• Connaître les problématiques et les méthodologies de conception,
• Formaliser le besoin client,
• Etablir un cahier des charges fonctionnel,
• Connaître des méthodes de recherche de solutions et savoir appliquer une méthode multicritères pour comparer les solutions candidates,
• Etre sensibilisé à d’autres problématiques telles que l’éco-conception, l’existence de méthodes d’innovation ou la conception de postes de travail ergonomiques.

B-2) Rechercher des architectures candidates et les formaliser sous forme de schémas

• Décomposer le système en sous-ensembles et spécifier leur cahier des charges,
• Proposer différentes solutions technologiques pour chaque sous-ensemble,
• Formaliser au moins deux architectures à l’aide de schémas cinématiques détaillés,
• Faire la synthèse des solutions et choisir l’architecture finale du système,

B-3) Modéliser tout ou partie du système pour pré-dimensionner et choisir des composants sur étagère puis dimensionner certaines pièces

• Identifier les pièces et liaisons principales à dimensionner,
• Proposer des modèles pertinents afin de calculer, à l’aide d’outils analytiques ou numériques de l’ingénieur (mécanique générale, RdM Le Mans, LMS Virtual.Lab Motion), les grandeurs mécaniques préliminaires au choix de composants (actions de liaisons, couple moteur, etc.),
• Pré-dimensionner des pièces et des liaisons à l’aide d’outils adaptés (MSD, RdM Le Mans, calcul par éléments finis en élasticité et HPP, etc.),
• Choisir des composants sur étagère : moto-réducteurs électriques, guidages, éléments de transmission de puissance, etc.

B-4) Définir une maquette virtuelle du système intégrant des composants sur étagère

• Définir une maquette virtuelle intégrant la structure, l’ensemble des composants sur étagère, les pièces interfaces, etc.,
• Proposer, à terme, une organisation des données techniques de la maquette numérique de type PLM (product lifecycle management).
• D’un point de vue pédagogique, les étudiants sont regroupés par équipes de 4 et seront placés en concurrence pour répondre au besoin exprimé.
• Afin d’encadrer les étudiants à hauteur de 25h, certaines séances seront parfois sur ou sous-encadrées par rapport au taux d’encadrement de référence établi à 1 enseignant pour 16 étudiants.

MODES ET CRITERES D’EVALUATION

L’évaluation portera sur plusieurs activités :

• la rédaction à mi-UV d’un rapport intermédiaire d’avancement portant sur la planification prévisionnelle envisagée, la rédaction du cahier des charges et la schématisation des architectures candidates.
• une micro-soutenance programmée à mi-UV afin d’exposer l’organisation de l’équipe et les architectures envisagées et retenues. La présentation ainsi que la réponse aux questions du jury sera limitée à 15 min. Cette micro-soutenance sera complétée par une analyse de l’existant menée sur un maximum de 5 pages.
• la rédaction d’un rapport de synthèse concernant l’ensemble des pré-dimensionnements et choix de composants effectués. Ce rapport sera remis 2 semaines avant la fin de l’UV.
• la réalisation d’une maquette numérique, à finaliser pour la fin de l’UV, ainsi qu’une comparaison argumentée (à l’aide d’une matrice de décision) entre la solution finale proposée et celle d’une équipe concurrente.

CONTRIBUTION DE L’UV A L’ACQUISITION DE COMPETENCES TRANSVERSALES

Acculturation à des contextes industriels
Les étudiants doivent concevoir un produit répondant à un besoin provenant d’une problématique industrielle réelle : ils devront donc comprendre les contraintes propres à l’environnement du système et proposer des solutions satisfaisant les notions de compromis économique et de qualité, ce qui est fondamental pour faire un choix dans un contexte industriel donné.
Compétences managériales et gestion de projets
La force de cette UV est de pouvoir immédiatement appliquer sur un projet technique les méthodes et outils de gestion de projets.
Culture scientifique et technique
Par essence, cette UV de synthèse nécessite l’utilisation d’outils et de démarches vus dans différentes UV scientifiques et techniques (cf. pré-requis).

Study materials

• Polycopiés de Conception mécanique
• Environnement numérique de conception « ENUMCO », bibliothèque industrielle regroupant des ressources technologiques filtrées pour les élèves ingénieurs
• Bibliographie sommaire :
• Précis de construction mécanique - tomes 1 à 4 – J.P. Trotignon – Editions Nathan
• Conception en mécanique industrielle – Les référentiels Dunod
• Systèmes mécaniques AUBLIN – M. Aublin et al. – Editions Dunod
• Guide du dessinateur industriel – A. Chevalier – Editions Hachette
• Techniques de l’ingénieur