Les Sciences Industrielles pour l'Ingénieur
Les Sciences Industrielles pour l’Ingénieur permettent de donner les bases de l'approche scientifique du métier d'ingénieur : modélisation de phénomènes, calculs dans un domaine de validité défini et comparaison des résultats avec les mesures expérimentales. Les étudiants sont ainsi initiés à l'application professionnelle de leurs connaissances en mathématiques et sciences physiques dans le champ d’application des Systèmes Industriels.
Les programmes de S.I.I. couvrent de larges champs disciplinaires et en s’appuyant sur la démarche ingénieur dans toutes les filières, TSI, PTSI-PT, PCSI-PSI.
Longtemps basée sur les Sciences Fondamentales (Mathématiques) et les Sciences Appliquées (Physique, Chimie) la formation scientifique des étudiants de CPGE intègre depuis la réforme de 1997 dans toutes les filières scientifiques (MP, PSI et PT) cette discipline nouvelle, les Sciences Industrielles pour l’Ingénieur (S.I.I.).
La démarche ingénieur
Le métier d’ingénieur consiste à résoudre les problèmes de nature technologique, concrets et complexes, liés à la conception et à la mise en œuvre de systèmes ou de services. Cette aptitude résulte d’un ensemble de connaissances à la fois techniques mais aussi économiques, sociales et humaines. Dans le champ des systèmes complexes industriels, cette démarche est souvent décrite par un « schéma en V », montrant l’évolution des étapes de la vie d’un système.
L’ingénieur est appelé à mesurer les écarts sur le système entre les performances atteintes et les performances souhaitées, ceci dans toutes les phases de vie du système (phases de conception, de fabrication et recyclage).
L'ingénieur et ses maquettes
Pour valider la viabilité de son projet, l’ingénieur a depuis tous les temps cherché à anticiper la réalisation finale en utilisant des réalisations à échelle réduite, les maquettes.
Les maquettes se sont enrichies au fil du temps d’appareillages de mesure et de systèmes actifs de sollicitation. Le simulateur de vol actuel utilisé pour entraîner les pilotes n’est que le prolongement des maquettes hydrauliques de Léonard de Vinci.
Grâce à elles, l’ingénieur confronte ses modèles au réel dans une démarche expérimentale et itérative afin de valider son cahier des charges. Ainsi la maquette numérique et l'ingénierie numérique permettent de nombreuses analyses : statiques, cinématiques, dynamiques, vibratoires, acoustiques, rhéologiques, d'assemblages ...
Un avion « vole » ainsi numériquement, voit ses pilotes s’entraîner à le piloter sur simulateur, avant même qu’il ne soit physiquement fabriqué grâce à ces techniques numériques.
Dans l’industrie automobile, les moyens de fabrication (outillages), les chaînes d’assemblage sont étudiés et mis au point numériquement permettant la réduction des délais d’étude.
Les formations de SII et les contenus
Dans la filière PCSI-PSI plusieurs objectifs sont visés :
- Compréhension et Analyse des systèmes
- Vérification et validation des solutions retenues
En filière PTSI-PT la Conception et Industrialisation des systèmes se rajoute à ces objectifs. C’est là que réside toute l’originalité de la filière PT et qu’elle se différencie de la filière PSI.
L’enseignement fait largement appel aux travaux pratiques et travaux dirigés en laboratoire où l’étudiant joue en permanence de la confrontation du réel au modèle. Les séquences de travail sont organisées de façon à mettre l’étudiant dans une situation de travail proche de celle de l’ingénieur, à savoir : valider un modèle, une solution, une performance, concevoir un modèle, une solution constructive ou d’intégration.
Les maquettes instrumentées, les systèmes de production réels et les outils de simulation et création numériques sont les supports privilégiés de ces activités.
Un cours de synthèse hebdomadaire permet l’acquisition des outils fondamentaux de la discipline articulés autour de l’Automatique de Systèmes Linéaires et la Mécanique.
Ainsi dès la première année débute une véritable formation au métier d'ingénieur.
Les locaux
A la rentrée 2011, le 3° étage du bâtiment A devient l'espace privilégié des SII pour les CPGE. Cet espace est structuré autour de deux laboratoires.
Un laboratoire pour la filière PTSI-PT-PT*, un autre pour les filières PCSI-PSI et TSI rassemblent les systèmes industriels supports de l'enseignement. Ce dispositif à deux laboratoires, particulièrement bien équipés et situés en proximité immédiate l'un de l'autre rend souple la gestion des moyens en permettant les échanges de matériel, garantit le maintien d'activité en cas de panne, enfin donne une richesse aux contenus par la diversité des supports. L'équipe des 11 professeurs de SII bénéficie des synergies créees par cette organisation spatiale.
Ces laboratoires dont les équipements sont régulièrement mis à jour disposent des maquettes, bancs d'essai et systèmes de production :
- Deux salles de TDAO (Travaux Dirigés Assités par Ordinateur)
Ces salles de travaux dirigés sont équipés de postes de travail informatique, permettant une utilisation directe des outils de simulation. La disponibilité permanente de ces outils donne une grande souplesse dans le choix des stratégies pédagogiques. Un calcul, une simulation, une modélisation numérique sont immédiatement accessibles à l'étudiant sans être tributaire d'un planning de passage contraignant au "labo d'info".
- Une salle de cours et une salle d'entretien individuels
La salle de cours permet de rassembler une classe pour les activités de synthèse. Sa proximité des autres locaux renforce le caractère global de la démarche ingénieur transversale à toutes les activités proposées (cours, TD, TP).
Une salle est réservée aux activités en effectif réduit comme le suivi de TIPE ou les entretiens individuels.
Les moyens informatiques
Un réseau pédagogique efficace
- Dans tous ces locaux, tous les postes informatiques sont reliès au réseau pédagogique de l'établissement. Les ressources numériques, les dossiers de travail, les textes et sujets sont partout disponibles facilitant le travail de tous. A terme chaque ordinateur sera équipé de deux écrans, un réservé à la consultation des documents, l'autre à l'utilisation des logiciels de travail. Ce dispositif facilite la gestion des mises à jour de documents et limite leurs éditions "papier".
- Chaque salle est équipée d'un vidéoprojecteur permanent.
- Les étudiants ont accès par le réseau à l'E.N.T. (Espace Numérique de Travail) de l'établissement où ils peuvent retrouver tous les documents de travail mis en ligne par leurs professeurs.
- Les équipes d'enseignants travaillent sur l'accès, via le net, aux systèmes des laboratoires, permettant ainsi la réalisation de TP à distance.
Une palette de logiciels pour l'enseignement des S.I.I.
Outre les logiciels dédiés aux supports de laboratoire, les étudiants ont à disposition une série de logiciels accessibles par le réseau de l'établissement :
- Solidworks, logiciel de CAO (licence 50 postes) et ses modules de calcul Meca3D, Cosmos Motion, CosmosWorks. Un pack complémentaires de 6 logiciles "métiers "Process Works permet de constituer une chaîne numérique intégrant notamment l'outil de CAO, un outil de simulation de Fonderie et un outil de Fabrication.
- MATLAB SIMULINK, SCILAB Xcos, outils de simulation des systèmes dynamiques,
- AUTOMGEN, outil de simulation et conception de systèmes séquentiels.
- LABVIEW, outil d'acquisition et de traitement de données.
Tous ces logiciels bénéficient des mises à jour les plus récentes afin de proposer des séquences de formation dans l'environnement le plus actuel et réaliste possible.