Systèmes de production et usine du futur

Créée en 2017, la chaire avait pour objectif d’introduire les briques technologiques de l’usine du futur dans les systèmes de production des TPE/PME. Menée et soutenue par Arts et Métiers à travers son laboratoire LCFC, la chaire a reçu le soutien de ThyssenKrupp, de l’Union des industries et métiers de la métallurgie et de l'Union européenne avec le FEDER et la Région Grand Est.

La chaire doit permettre aux entreprises :

• Une plus grande flexibilité pour s’adapter aux demandes de production en temps réel, avec des cycles de production personnalisés selon les clients,
• Une gestion de la qualité et de la maintenance facilitée,
• Une amélioration des performances via une meilleure prise en compte de l’ensemble des facteurs, dont les facteurs humains,
• Une meilleure maîtrise des risques opérationnels (sécurité des opérateurs par exemple)

Une méthode : de la recherche à l’implémentation en entreprise

Tous les axes développés dans le cadre de cette chaire sont abordés de la manière suivante :

• La recherche : développement d’outils et de méthodes

Après une première analyse des pratiques industrielles, un travail de recherche est effectué pour proposer des outils et des méthodes permettant l’évolution des entreprises vers l’usine du futur.

• Le transfert de technologie : la validation des outils dans les TPE/PME :

En se basant sur les résultats de recherche, des expérimentations sont menées en entreprise. Durant cette phase, un ingénieur est en interaction forte avec des industriels et avec les équipes de recherche.

• Le déploiement : les événements

Des cafés, journées techniques et journées pédagogiques à destination d’entreprises sont organisés régulièrement. Leur but est de présenter les avancées de la chaire sur les différents axes thématiques, de former aux nouveaux outils, de favoriser les échanges de bonnes pratiques ou encore de diffuser des scénarios pédagogiques pour l’acquisition de ces outils.

Retrouvez les supports de présentation réalisés à l'occasion de ces événements sur un espace partagé.

4 défis à relever

En France, l’usine du futur se développe autour de nouvelles technologies, mais aussi et surtout autour de l’Homme. Tournés vers les systèmes de production, les travaux entrepris dans le cadre de cette chaire se structurent autour de 4 défis dans lesquels l’homme a une place centrale.

• Défi 1 - La conception sûre des systèmes de production : comment intégrer dès la phase de conception des systèmes de production les exigences de sécurité et de performances ?
• Défi 2 - L’adaptabilité et la reconfigurabilité des systèmes de production : comment concevoir un système de production capable de réaliser une grande variété de produits en un minimum de temps ?
• Défi 3 - L’optimisation des temps non productifs des systèmes de production : comment exploiter les temps non productifs en prenant en compte les facteurs humains, les changements de cadence, les reconfigurations, les changements de produits, etc. ?
• Défi 4 - Caractérisation des performances des systèmes de production complexes et modulaires : comment permettre une meilleure compréhension des performances du système de production via les outils de fouilles de données ?

Des approches testées et validées

 « Cette chaire de recherche industrielle nous a permis de développer des approches et méthodes pour améliorer les performances des systèmes de production qui ont été testées et validées sur des problématiques concrètes d’industriels », explique Jean-Yves Dantan, professeur au campus de Metz.
«Cela s’est concrétisé par la production et la diffusion de guides pratiques de mise en place de démarches pragmatiques de déploiement dans les TPE/PME/PMI. Ces résultats, démonstrateurs et guides de cette chaire, permettent l’engagement de profondes mutations des TPE, PME et groupes industriels afin de s’inscrire pleinement dans l’industrie du futur. »
En cinq ans, ce sont vingt entreprises qui ont directement bénéficié de ce transfert de technologie opéré par un ingénieur dédié. Dix-sept formations ont été proposées aux entreprises adhérentes de l’UIMM, partenaire du projet, afin qu’elles puissent bénéficier des outils développés.

Une collaboration pérenne avec des entreprises

 « La chaire industrielle constitue une solution adaptée à cette problématique car elle apporte une collaboration pérenne entre un établissement de recherche, en l’occurrence Arts et Métiers, et des entreprises, souligne Ivan Iordanoff, directeur de la Recherche et l’Innovation. Elle remplit deux objectifs. Le premier : faire de la recherche fondamentale et appliquée. Le deuxième : diffuser ces connaissances. »

Pour en savoir plus, contactez : chaire.SdPRSP@ensam.eu

Campus

Institut Arts et Métiers de Laval

Laval Virtual Center

Rue Marie Curie

53810 CHANGE

Tél. : 33 (0)2 43 65 34 11

Objectifs

Le diplôme national de master orienté Management des Technologies Interactives 3D - MTI 3D regroupe les Masters Recherche Ingénierie du Virtuel et de l'Innovation (IVI) à Laval et Ingénierie Numérique (IN) à Chalon-sur-Saône. Cette formation, avec son programme réactualisé et renforcé par une équipe pédagogique reconnue, aide les étudiants à devenir des experts des technologies interactives 3D en connexion avec le monde professionnel et académique.

Notre culture est fondée sur le travail collaboratif et les projets concrets. Dans un contexte professionnel, les étudiants associent la recherche en laboratoire et l’application terrain. Ils sont ainsi préparés et formés à devenir chef de projets, chercheurs (après un doctorat) ou ingénieurs.

Compétences acquises

Les étudiants acquièrent ainsi une expertise forte pour créer de nouveaux produits et services s’appuyant sur les technologies du virtuel telles que la Réalité Virtuelle, la Réalité Augmentée, la 3D, les objets connectés.

Ils sont capables de mobiliser leurs compétences dans le domaine de la réalité virtuelle (modélisation, animation, interaction temps réel, interfaçage), ils maîtrisent les processus d’innovation et sont à même de gérer un projet et une équipe.

Le Master, par sa dimension recherche, apporte naturellement de solides connaissances pratiques et théoriques en méthodologie de recherche scientifique avec un focus sur les technologies émergentes :

• réaliser un état de l’art scientifique, après la compréhension d’une problématique scientifique, par une recherche bibliographique ;
• identifier les verrous, présenter l’objectif de recherche et les hypothèses sous-jacentes à valider ;
• réaliser un protocole expérimental et effectuer les passations ;
• observer les résultats, les présenter et les analyser ;
• rédiger un article scientifique en langue anglaise.

Programme

Formation théorique (30 ECTS)

La formation est composée de 5 modules communs aux sites de Laval et Chalon-sur-Saône :

• Méthodologie de recherche
• Imagerie 3D et immersion
• Modélisation numérique et outils
• Projets
• Connaissance de l’entreprise

Le programme à Laval comprend 3 modules supplémentaires :

• Management de l’innovation
• Ingénierie
• Réalité virtuelle avancée

Formation pratique (30 ECTS)

Stage (5 à 6 mois) dans un laboratoire de recherche en partenariat académique ou en milieu industriel. L'étudiant rédige un mémoire et une soutenance publique a lieu mi-septembre.

Description détaillée des modules

Méthodologie de recherche : ce module apporte les connaissances et les méthodes nécessaires pour mener à bien un travail de recherche, depuis la recherche bibliographique, l’état de l’art et le montage de protocoles expérimentaux jusqu’à la rédaction d’un article scientifique, en passant par l’analyse statistique des résultats. Ce module est réparti en 3 enseignements :

• Théorie et méthode de recherche ;
• Etude expérimentale pour la RV ;
• Eléments de statistiques.

Ce module, transverse à la spécialité, est concrétisée par le montage d’une expérimentation et la rédaction d’une publication scientifique à soumettre dans une conférence nationale ou internationale.

Imagerie 3D et immersion : ce module apporte la coloration « réalité virtuelle et technologies interactives ». Les enseignements apportent une vision exhaustive des différents domaines de la réalité virtuelle et augmentée :

• Interfaçage visuel ;
• Interfaçage haptique et interfaces cerveau ordinateur ;
• La recherche en réalité augmentée ;
• Principes et technologies de réalité virtuelle ;
• Interfaces homme-machine ;
• Synthèse d’image.

Modélisation numérique et outils : ce module apporte les outils logiciels nécessaires à la réalisation de prototypes utiles au montage d’expérimentations scientifiques. Cela concerne :

• La programmation 3D temps réel : rappels de programmation orientée objet et animation / interaction en temps réel, application au logiciel Unity3D ;
• La modélisation 3D d’objets 3D, production de textures, éclairage et rendu, construction de matériaux, illustration d’environnements 2D, animation, environnements 3D, principes mathématiques et maillages.

Projets : dans ce module, les étudiants travaillent en autonomie sur 4 projets distincts, avec des créneaux prévus à l’emploi du temps et le soutien des membres de l’équipe pédagogique. Il s’agit, pour 2 projets, de travaux en lien avec des entreprises ou des laboratoires, pour donner aux étudiants un aperçu de la recherche partenariale :

• Projet Réalité Virtuelle (2 semaines) : réalisation d’un projet complet mixant modélisation 3D/texturing, programmation 3D temps réel et interfaçage.
• Projet Senior (3 x 2 semaines) : réalisation d’un projet intégré, proposé par une entreprise ou un laboratoire. De manière analogue au projet Junior de M1, il s’agit de travailler sur une problématique réelle. L’accent est mis sur la recherche de solutions innovantes, sur la veille technologique et sur la recherche bibliographique, davantage que sur la réalisation technique. Il consiste à réaliser un « démonstrateur » (maquette fonctionnelle).
• Challenge Innovation (1 semaine) : proposition d’idées innovantes s’appuyant sur les technologies émergentes, pour développer de nouveaux produits et services pour les entreprises partenaires.
• RV Team (2 semaines) : projet intensif en commun avec les Master 1 en vue de participer aux compétitions étudiantes durant Laval Virtual.

Connaissance de l’entreprise : ce module présente aux étudiants des témoignages industriels ainsi que des cours professionnalisants.

Management de l’innovation : ce module apporte des connaissances dans le domaine de l’innovation et de la conception de produits et de services utilisant les technologies émergentes et plus précisément des briques méthodologiques centrées sur la créativité. Les cours sont complétés par une ouverture sur la prospective et la conduite du changement.

Ingénierie : ce module apporte des outils méthodologiques en gestions de projet et sur des méthodes propres à la conception de systèmes de réalité virtuelle. Les enseignements sont complétés par des rappels sur les facteurs humains, ainsi que sur la manière d’utiliser des outils de simulation pour le serious gaming.

Réalité virtuelle avancée : ce module renforce les enseignements techniques par un approfondissement des connaissances sur la modélisation et sur des travaux pratiques sur les interfaces principales de réalité virtuelle (gants de données, tracking filaire et infrarouge, caméras 3D, bras haptique).

Principaux animateurs scientifiques et pédagogiques de l’expertise

Le Master est piloté par deux enseignants-chercheurs de l’équipe Présence & innovation du laboratoire LAMPA (Laboratoire Angevin Mécanique Procédés innovAtion – EA 1427) :

• Simon Richir, Professeur des Universités
• Olivier Christmann, Maître de Conférences

Des chercheurs et des enseignants-chercheurs extérieurs au laboratoire, experts reconnus dans leur domaine de recherche, font également partie de l’équipe pédagogique et prodiguent des enseignements. Ce sont autant de contacts avec le milieu académique pour les étudiants. Ces chercheurs participent aussi à l’accueil et à l’encadrement de stagiaires de Master 2. Lorsque cela est possible, le Master s’appuie sur des professionnels titulaires d’un doctorat, afin d’avoir une meilleure adéquation avec les attentes de la formation.

Plateforme technologique associée

Les étudiants du Master ont accès à l’ensemble des matériels de l’Institut de Laval, aux équipements de CLARTE, centre de ressources technologiques spécialisé en Réalité Virtuelle, Réalité Augmentée et technologies émergentes, et enfin aux équipements du Laval Virtual Center, qui constitue actuellement une bibliothèque de matériels de réalité virtuelle et augmentée (interaction et visualisation).

Modalités d’évaluation et de validation

Les étudiants sont évalués sous forme d’examens en contrôle continu, sur des projets personnels et en groupe et par des examens individuels

Les stages sont évalués sur l’appréciation des encadrants, un rapport et une soutenance publique.

Modalités pédagogiques

La pédagogie par projets est la pierre angulaire de notre formation. Les étudiants sont confrontés aux rythmes et aux contraintes de la réalisation de projets sur des périodes courtes, en équipes pluridisciplinaires sur des projets réels en lien avec le tissu économique local et national.

Les étudiants disposent d’une salle dédiée, avec un ordinateur par étudiant alloué pour l’année entière.

Notre formation se caractérise par une grande proximité de l’équipe enseignante et des équipes supports avec les étudiants, ce qui permet des échanges riches, mais également une meilleure prise en compte des rythmes d’apprentissage de chacun.

Atouts de la formation

Des moyens exceptionnels accessibles 24h/24 et 7j/7

L’Institut de Laval est hébergé au sein du Laval Virtual Center, premier hub international sur la Réalité Virtuelle et la Réalité Augmentée, et premier catalyseur d'innovation d'usages pour les technologies RV/RA. En totale autonomie, les étudiants ont accès aux équipements informatiques et interfaces de Réalité Virtuelle les plus modernes : CAVE, écrans immersifs, casques d’immersion, bras à retour d’efforts, tracking de position…

Une équipe pédagogique formée d’experts reconnus

La formation MTI3D permet aux étudiants d’être accompagnés par des spécialistes de la Réalité Virtuelle et des processus de conception, d’innovation et de créativité. Dans une logique de professionnalisation, les étudiants sont en liaison étroite avec des entreprises et des laboratoires de tous les secteurs (industrie, transport, santé, formation, jeu vidéo…)

Débouchés

Le Master a pour but de former :

• des experts de la mise en œuvre des technologies du virtuel et des processus d'innovation ;
• des ingénieurs en Recherche et Développement ;
• des chefs de projets initiés à la recherche, capables de monter, de piloter et d’évaluer des projets innovants dans le domaine des nouvelles technologies ;
• des futurs doctorants dans le domaine des technologies interactives

Partenaires

Industriels

Mann+Hummel, SNCF, Dassault, Vinci, Saint-Gobain Recherche, …

Institutionnels

CNRS, CLARTE, INRIA, …

Universitaires

Ecole de Design de Nantes Atlantique, Université Catholique de l’Ouest Laval, Ecole Supérieure d’Informatique Électronique Automatique, Kanagawa Institute of Technology, Japan Advanced Institute of Science and Technology, Laboratoire du Cyberpsychologie de l'Université du Québec en Outaouais, …

Entreprises visées

L’économie numérique est un facteur de croissance pour l’économie française. Les nouvelles technologies étant un domaine transverse, les compétences en 3D font donc l’objet d’une forte demande et les débouchés sont très large, des grands groupes industriels (PSA, Naval Group, Airbus, Thales…) et des PME aux entreprises du numérique (Google, Ubisoft, …) en passant par les entreprises travaillant directement dans le domaine de la réalité virtuelle et augmentée (XXII, Immersion, Eon Reality…). Dans le domaine de la recherche, des grands instituts comme l’INRIA, l’INSERM, des comme l'IRT b<>com  …

Exemples d’offres de stage proposées / de projets menés

Exemples de projets

Création d’une séquence pédagogique en réalité virtuelle

Virtualisation de procédures de formation dans le cadre du transport ferroviaire

Voler à terre, installation artistique de réalité virtuelle

Continuité de la chaîne numérique : de la réalité virtuelle à la CAO

Virtualisation des méthodes de créativité prospective

Construction d’une maquette IFC par le scan

Exemples de stages

Conscience incarnée en réalité virtuelle

Création d'une simulation de parachutisme en RV

Etude des usages de l'Hololens appliqués aux processus industriels du secteur aéronautique

Les effets neurophysiologiques de l’immersion avatariale lors d’une situation de vol en autoscopie

Contrôle à faible coût du corps entier d’avatars humains pour les systèmes de RV immersifs.

Critères d’admission

Le recrutement se fait en 2 étapes, d'abord une présélection sur dossier, puis un entretien individuel.

La présélection sur dossier se base sur les critères suivants : complétude du dossier par rapport aux éléments demandés, adéquation du parcours antérieur avec les objectifs du master, motivation de l'étudiant, résultats scolaires, recommandations.

L'entretien individuel s'appuie sur les éléments suivants : élocution et niveau de vocabulaire, niveau en langue (anglais), niveau en infographie et programmation (a minima le candidat doit avoir un niveau solide dans une des deux disciplines), expérience professionnelle et projets réalisés en lien avec le Master, cohérence du projet professionnel, motivation pour le travail en groupe, culture générale, activités extra-scolaires.

Les entretiens permettent le classement des candidats, dont les candidatures sont soit acceptées directement, soit mises sur liste d'attente.

Un enseignement de l’anglais est dispensé, accompagné d’une préparation au TOEIC, afin que les étudiants puissent prétendre à l’obtention d’un poste où un niveau d’anglais est exigé. De ce fait, nous n'attendons pas un niveau d'anglais attesté par un score à un examen mais nous vérifions que les étudiants ont continué à suivre des cours d'anglais tout au long de leur parcours post-bac, et que la moyenne obtenue à ces cours (figurant sur les relevés notes demandés par ailleurs) soit supérieure à 10.

Dates limites de candidature

• Pour les étudiants français : mi-juillet 2023
• Pour les étudiants internationaux : voir les conditions auprès de Campus en France, en particulier pour les pays concernés par la procédure « Etudes en France » : Algérie, Argentine, Bénin, Brésil, Burkina Faso, Burundi, Cameroun, Chili, Chine, Colombie, Comores, Congo Brazzaville, Corée du Sud, Côte d'Ivoire, Djibouti, Egypte, Etats-Unis, Gabon, Guinée, Inde, Indonésie, Iran, Japon, Koweit, Liban, Madagascar, Mali, Maroc, Maurice, Mauritanie, Mexique, Pérou, République du Congo Démocratique, Russie, Sénégal, Singapour, Taiwan, Togo, Tunisie, Turquie et Vietnam

Informations pratiques

• Langue de cours : français
• Calendrier : fin septembre à début avril pour la formation théorique + 5 à 6 mois de stage (soutenances de stage en septembre)
• Nombre d’heures : 300h + Projets
• Crédits ECTS : 60
• Coût : 250€ hors sécurité sociale étudiante
• Lieu de la formation : la formation se déroule intégralement à l’Institut de Laval

Contacts

laval.mti3d@ensam.eu

Informations complémentaires

Mots clés

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