ISNN 0291-6207 n° spécial 1 - 5 février 1987 A 1151
PROGRAMMES DE LA
CLASSE DE
SECONDE
DES LYCÉES
114
lntroductjQn
de
l'enseignement
~
des technologies des systèmès ·
:~
automatisés et de la productique
0
en classe de seconde des lycées
0c
~ R.L.R. : 524-0 d ; 524-5 :~ Arrêté du 1" décembre 1986
a.
en (Education nationale : bureau DLC 3)
0 Vu code de l'enseignement technique ; L. n° 71-577 co_ du 16-7-1971 ; L. n° 75-620 du 11-7-1975 ; L. n° 83-663 du 22-7-1983 mad. et campi. par L. no 85-97 du 25-1-1985 ; L. no 85-1371 du 23-12-1985 ; D. no 59-57 du 6-1-1959 mad. not.. par D. n° 65-438 du 10-6-1965 et n° 68-639 du 9-7-1968 ; D. n°'62-1l73 du 29-9-1962 mad. not. par D. no 83-369 du 4-5-1983 ; D. no 64-42 du 14-1-1964 mad. ; D. no 68-1008 du 20-11-1968 mad. ; D. n° 76-1304 du 28-12-1976; D. n° 85-547 du 20-5-1985; D. no 85-924 du 30-8-1985; D. n° 86-378 du 7-3-1986 ; A. 31-10-.1980 mad. not. par A. 24-5.-1983 ; A. 29-12-1981 mad. not. par A. 6-6-1985 ; A. 26-1-1981 mad. not. par A. 14-3-1986 mad. ; A. 1-6-1982 mad. not. par A. 14-6-1985 ; A. 8-6-1982 mad. not. par A. 5-8-1985 ; arrêtés 12-7-1982 mad. not. par A. 5-8-1985 ; arrêtés 12-7-1982 mad. not. par A. 14-6-1985 ; arrêtés 30-6-1983 ; arrêtés 4-7-1983 ; arrêtés 7-7-1983 ; A. 8-7-1983 ; arrêtés 11-7-1983 ; arrêtés 12-7-1983 ; arrêtés 19-7-1983 ; arrêtés 29-5-1986 ; avis du conseil de l'enseignement géné-ral et technique du 3-7-1986.
Article premier. - L'annexe Il de l'arrêté du 31 octo-bre 1980 susvisé est modifiée comme suit ~ ANNEXE Il
(modifiée notamment par l'arrêté du 24 mai 1983) • Enveloppe. minimal Horaire de Enseignements horaire chaque élève hebdomadaire hebdomadaire a) Enseignements tech-nologiques spécialisés Au lieu de : Technolo-gies industrielles, 3,5 + (7,5) 8 Lire: Technologies industrielles (a) : - technologie des systèmes automati-sés 4 (b) 4 - productique 4 (c) 4 b) Autres enseigne-ments optionnels Au lieu de : Technolo-gje , .
. Ure '-Technologie des
3 2,5
systèmes automatisés 4 (b) 4
.
a) Des instructions ministérielles fixeront les conditions dans lesquelles l'option de technologies industrielles pourra être constituée du seul enseignement de tech-nologie de systèmes automatisés.b) L'horaire de TSA correspond à un erisèignement .en
travaux dirigés. ·
c) L'horaire de productique correspond à un
enseigne-ment en travaux pratiques. ·
Art. 2. - Les programmes de technologie des systè-mes automatisés et de productique de' l'ôptionlech-nologies industrielles de la· classe de seconde sont fixés en annexe du présent arrêté.
Art. 3. - Les dispositions du présent arrêté entrent en application à la rentrée de l'année scolaire 1987-1988._
Art. 4. - Le directeur des Lycées et collèges est chargé de J'exécution du présent arrêté qui sera publié au Jour-nal offi~iel de la République française.
Pour le ministre et par délégation : Le directeur des Lycées et collèges, M: LUCIUS
(J.O. du 6 décembre- 1986)
,
Les progrès de la production résultent de la maîtrise tant de la construction et de l'énergie, que de la trans-mission et du traitement des informations. La t~chnologie concerne l'ensemble des systèmes plu-ritechniques dont la fonction commune est de conférer une valeur ajoutée à une matière d'œuvre qui peut se présenter sous la forme de produit, d'énergie ou d'infor-mation.
C'est pour approcher ces réalités que sont proposés les enseignements des options Technologie des systè-mes automatisés et Productique dans le cadre d'une complémentarité cohérente et coordonnée.
OPTION TECHNOLOGIE DES SYSTEMES AUTOMATISES (TSA)
PRESENTATION, OBJECTIFS
L'enseignement de l'option TSA est orienté essentiel-lement vers l'acquisition de connaissances et de démar-ches propres à la compréhension et à l'utilisation de systèmes pluritechniques automatisés qui permettent de produire des biens matériels ou d'assurer des ser-vices.
C'est ainsi qu'il propose :
- l'acquisition, en prolongement de la technologie du collège, de connaissances décloisonnées, mai.s conve-nablement structurées, de .mécanique, pneumatique, électronique, électrotechnique, automatique et informa-tique;
- le développement des aptitudes intellectuelles et opé-ratoires des élèves les rendant capables de poser et de résoudre un p~oblème technique ;
- 1 'initiation des élèves :
• à la productique par une approche globale des pro-cessus de production et des systèmes automatisés pla-cés dans leur environnement humain, technique,
éco-nomique et physique, ·
• aux concepts structurels et fonctionnels qui régis-sent le fonctionnement des systèmes automatisés ; - une prise -de conscience des interactions entre. les processus et leurs produits qui constituent des $YStè-mes techniques ella société dans laquelle ils se déve-loppent ou s'atrophient selon que le besoin qu'on a d'eux croît ou diminue.
115 METHODOLOGIE '• 0 c:
"'
·o:;L
'
enseignement est caractérisé par une approche glo-
~~;;ro~t e~~~~;~~;i~~~1:t~o~~s:;t~~~;~~;
S::S
1~~~e;; ~
des ensembles de fonctions en interrelation et en
rela-tion avec l
'
extérieur.
Cette approche conduit à distinguer clairement : - la finalité dù système étudié, c'est-à-dire les rai-sons de son existence ;
- les fonctions qu'il doit remplir ;
- la conception, c'est-à-dire la façon dont il est cons-truit.
Se concentrant sur les interactions, elle permet de mettre en évidence les modules fonctionnels qui composent un système et d'expliciter leurs relations et leur inté-gration dans une structure en s'intéressant pour
cha-cun d'eux.: ·
- aux données d'entrée ;
- aux données de contrôle qui déclenchent ou modi-fient l'activité du module ;
- à la fonction du module qui transforme les données d'entrée, change leur position ou leur état en données de sortie ;
- enfiR à la solution qui réalise la fonction. Ainsi menée, elle impose d'étudier les problèmes posés par les besoins à satisfaire avant de chercher à éluci-der les solutions·.
Employée à l'étude de systèmes divers, elle permet de rassembler, d'organiser et de structurer les connais-sances en vue de l'action. Elle aide les élèves à acqué-rir des méthodes de travail. Elle développe leur capa-cité d'imaginer, de créer, d'exercer un esprit critique, d'opérer des synthèses.
ACTIVITES ET ORGANISATION PEDAGOGIQUES Les activités proposées aux élèves reposent sur : - l'observation et l'analyse des processus de produc-tion et des systèmes en termes de finalités et de fonc-tions ;
116
- l'expérimentation, la simulation qui permettent r-- J'étude du comportement de tout ou partie du système, ~ et la vérification des effets produits par la modification :::: de données ou d'événements sur le fonctionnement g\o-·~ bal du système ;
~ - la représentation et la modélisation du fonctionne-"' ment du système et de son organisation interne ; o - l'imagination de solutions répondant à un besoin à c: satisfaire et à diverses conditions et contraintes ; ~ - la réalisation de solutions à l'aide de modules exis--~ tants ;
<J)
0 - l'utilisation rationnelle de systèmes. CD
La distribution de ces activités, dans l'espace et dans le temps, est effectuée par le professeur en tenant compte des choix et des priorités qu'exigent les besoins des élèves.
Les quatre heures hebdomadaires de J'option TSA sont données en travaux dirigés.
Afin d'aboutir, dans la pratique pédagogique, à un enchaînement logique des activités proposées qui con-duise à un enrichissement intellectuel important, une même demi-division est confiée à un unique professeur.
PROGRAMME
Le programme comporte un chapitre liminaire relatif à la production de biens matériels et de services. Les notions contenues dans ce chapitre sont nécessai-res aux élèves si l'on veut qu'ils puissent exercer leur réflexion critique sur les systèmes techniques, ·qu'ils puissent comprendre dans quelles conditions un système a été conçu, réalisé et comment il évolue. En toute occasion, il convient, en effet, de rappeler qu'un produit ou un service, simple ou complexe, doit avant tout répondre à un besoin exprimé à un moment donné par la société.
Il est opportun de montrer que les contraintes écono-miques, J'existence d'un marché, la qualification des personnels sont souvent plus importantes pour J' ave-nir d'un produit ou d'un service que l'élégance des solu-tions retenues pour Je réalis·er ou l'assurer. Enfin, il est important d'indiquer qu'une automatisa-tion raautomatisa-tionnelle et cohérente d'un proces.sus doit répon-dre à des objectifs précis.
Ces notions ne doivent pas faire J'objet d'un· enseigne-ment donné sous la forme de leçons.
Elles peuvent être présentées par de courtes séquen-ces insérées dans la présentation des systèmes à étu-dier. Elles peuvent aussi être acquises à partir de docu -ments à consulter, ou de recherches à mener auprès d'entreprises particulièrement" développées ou en cours de développement.
La présentation du. programme ne constitue pas une progression.
L'approètie pédagogique proposée des systèmes plu -ritechniques obligé à aborder divers chapitres par tou-ches successives, et à· revenir plusieurs fois, mais à des niveaux d'étude différents, sur ce qui doit être com-pris et assimilé, les supports étant renouvelés dans les différentes phases.
Aucune ruqrique ne doit être délaissée. Le professeur veillera à respecter J'équilibre du programme qui a été conçu sur, la base des -temps indiqués ci-dessous : - ·étude de la partie opérative : 45 % du temps.
étude de la partie commande. : 30 % du temps. - étude des autres parties : 25 % du temps. Le texte ci-après décrit :
les contenus (en caractères .romains) ; les objectifs à atteindre (en caractères italiques).
1 °) La production de biens matériels et de services
1.1. Les .processus de production
- les m.atières d'œuvre (matériau, énergie, informa-tion) ;
- la valeur ajoutée conférée à la matière d'œuvre ; - la ciassification des processus de production : • les processus continus (exemples : production de l'énergie, productions par transformation chimique, pro-duction des matériaux de base [.ciment, acier, ... ]), • les processus discontinus (exemples : productjon d'éléments ou d'ensembles des industries mécanique, électrique, bâtiment, habillement, travaux publics, ... ), • les processus mixtes (exemples : production de pro-duits alimentaires, de produits du bâtiment [briques, tuiles, agglomérés] ... ) ;
- les différentes tâches : modification physique, arran-g·ement particulier sans modification, transfert, prélè-vement ou traitement d'information, service ; - le graphe de coordination des tâches qui confèrent progressivement une valeur ajoutée à la matière d' œu-vre.
Un processus étant isolé, sa description et le contexte de production étant donnés : ·
- identifier et classer le processus ;
- identifier la nature des matières d'œuvre entrantes et sortantes ;
- établir tout ou partie du graphe de coordination des tâches;
- préciser pour chaque tâche la valeur ajoutée confé-rée à la matière d'œuvre.
1.2. La compétitivité de l'entreprise sur un marché - les conditions essentielles de la compétitivité du pro-duit ou du service :
les coûts -la qualité · l'innovation
-la disponibilité liée à la souplesse de production, de dis-tribution
- les moyens d'assurer la compétitivité de l'entre-prise :
l'amélioration du produit-l'amélioration du processus-l'organisation- la qualification du personnel- la soustraitance
-1 'automatisation
- les .évolùtions en fonction du temps et de 1 'environ-nement :
contexte social, physique, économique, technologique. 1.3. Les objectifs de l'automatisation
Quelques exemples .
accroître la productivité - améliorer la flexibilité - .
améliorer la qualité du produit, éliminer les tâches péni-bles ou dangereuses, augmenter la sécurité.
2°) L'organisation générale d'un système
automatisé ·
La partie opérative -la partie commande -les relations partie opérativepartie commande -le dialogue opérateurs-partie commande.
3°) La partie opérative
3.1. Les objets techniques de puissance : les action-neurs
- fonction -énergie d'entrée - énergie de sortie -effort, déplacement, vitesse ; ·
- les différents types et caractéristiques externes : vérins pneumatiques. moteurs électriques. Identifier un actionneur sur un dessin ou un schéma normalisé. Définir son rôle.
Mesurer les grandeurs d'entrée et de sortie d'un action-neur.
3.2. Les objets techniques d'information : les capteurs - fonction - les signaux transmis par les capteurs tout ou rien, numérique, analogique ;
- différents types de capteurs de position ou de proxi-mité:
117
• les détecteurs de position " tout ou rien » : capteur mécanique à contact, détecteur de proximité, capteur
"--photo-électrique, ·
g;
• les capteurs de mesure de position : transmetteurs
de position numériques et analogiques. Cl)
·;:: > ~ Identifier un capteur sur un dessin ou un schéma nor- "' malisé. Définir son rôle.
0 c:: Identifier la nature du signal délivré par un capteur et
·i:l
mesurer sa valetir. ~
V) 0 A partir de l'observation d'un système automatisé en en situation de fonctionnement, identifier les capteurs et les actionneurs et définir leur rôle.
3.3. Les ·objets techniques de structure : la partie méca-nique articulée et les effecteurs
- inventaire des mobilités principales (jeu négligé) représentation graphique de la structure
-désignation des effecteurs et des éléments de la partie mécanique ;
- caractéristiques géométriques des mouvements de rotation autour d'un axe fixe, de translation rectili-gne, sphérique, hélicoïdal autour et suivant un axe fixe ; - degrés de mobilité des liaisons géométriquement par-faites :
complète, pivot, glissière, pivot glissant, glissière héli-coïdale, rotule, appui plan, ponctuelle.
En présence d'un système automatisé, de-conception , modulaire, en situation de fonciionnement :
recenser les mobilités de la partie mécanique, représenter la structure par un schéma et indiquer les mobilités,
désigner les effecteurs et les. éléments principaux de la partie mécanique.
Commentaire : Manipulateurs et robots, représentatifs d'un.e mécanique moderne, constituent ici des supports privilégiés.
- analyse des guidages :
• aspect cinématique : modélisation de la partie méca-nique articulée - identification des mouvement~ relatifs. • aspect énergétique : les· phénomènes physiques de glissement et de roulement, mise en évidence des fac-teurs influent~ (couple des matériaux en présence, pres-sion de contact, rugosité, lubrification, vitesse de glis-sement),
• actioAs mécaniques transmissibles par les guidages (mise en évidence expérimentale).
118
A partir d'un dessin d'ensemble de tout ou partie d'une ,._ partie opérative, comportant essentiellement des mou-~ vements plans situés dans un même plan ou dans des ::: plans parallèles (1) :
"'
·c~ - identifier les liaisons et les représenter par un schéma· en cinématique,
- définir les mouvements relatifs des solides,
0
c:: - décrire le fonctionnement de la partie opérative en
~ mettant en évidence les surfaces qui participent aux liai-~ sons.
(/)
~ - représentation graphique des éléments de la partie opérative :
• conventions de représentation (projections, coupes,
sections, formes cachées, ... ). • exécution de dessins.
• exploitation de logiciels de dessin assisté limitée :
à l'utilisation des fonctionnalités de base,
à la manipulation d'entités mémorisées, d'objets ou de symboles en bibliothèque,
à la visualisation de mouvements.
Reconnaitre sur un plan les vues représentées etÎOe n-tifier les pièces.
Sur le dessin d'une pièce identifier les volumes princi-paux de la pièce et repérer le groupe de surfaces qui participent aux différentes liaisons. ·
Dessiner une pièce simple à partir d'un plan d'ensem-ble (sans cotation).
Utiliser un logiciel de dessin assisté pour représenter une pièce simple dans des plans quelconques (ou en perspective) à partir d'un croquis ou d'un dessin d'ensemble stocké en biQiiothèque.
Etant donné un schéma constitué de quelques compo -sants courants des principaux domaines technologiques, identifier, à l'aide d'une bibliothèque, les éléments cons -titutifs principaux.
A partir d'un besoin à satisfaire· et de diverses condi-tions et contraintes à respecter, et de modules, cons-truire réellement une partie mécanique articulée.
4°) La partie commande 4.1. L'algorithme de commande - propositions logiques :
relations cause-effet (si «A>> ·alors « B >>) -opérateurs logiques OU, ET, NON
-propriétés : commutativité, associativité, distributivité ;
(1) La commande par vis;écrou n'est pas ~xclue.
- la décomposition des opérations :
séquences d'opérations - choix d'opérations (alterna· 1ive)
-répétition d'àpérations : notion de cycle, notion de bou-cle (tant que) - parallélisme d:opérations.
Identifier à partir d'une représentation graphique : une séquence. (lne alternative. une répétition, un
parallé-lisme d'opérations. 4.2. Les outils de descriptign
- un outil de description des fonctions combinatoires : la table de vérité
Etablir la table de vérité d'une fonction combinatoire :
- matérialisée par des composants pneumatiques et/ou électriques (OU, ET. NON. ET.NON. OU NON).
- programmée.
- un outil de description des fonctions séquentielles : le GRAFCET
signification des éléments de base et des trois premiè-res règles d'évolution,
le GRAFCET selon un point de vue« partie opérative >>, le GRAFCET·selon un point de vue« partie commande >>. Identifier dans une réceptivité les informations associées aux événements.
A partir de la description d'une partie opérative, élabo-rer un GRAFCET linéaire selon un point de vue « partie opérative ».
4.3. Les objets techniques programmables· de com-mande
- classification des matériels
• constituants orientés application : exemples automate programmable industriel,
directeur de commande numérique,
éléments de systèmes informatiques modulaires ; • constituants universels : exemples
micro et mini-ordinateurs, .
éléments de systèmes informatiques modulaires ; - différentes fonctions réalisables par les matériels
informatiques ·
surveillance, pilotage, assistance ;
- principe de .fonctionnement des objets· techniques programmables
cycle d'exécution des instructions d'un programme : « acquisition des entrées -traitement - affectation des
sorties ''· ·
appl[cation au cycle de scrutation d'un automate pro-grammable industriel de bas de gamme. •
,•
5°) Relations partie opérative-partie com· mande_
5.1. Transmission des ordres vers la partie opérative
~ les objets techniques préactionneurs ; - dosage de l'énergie d'alimentation des préaction· neurs : "tout _ou rien >>, proportionnelle ;
- les préactionneurs " tout ou rien »
• relation avec la partie opérative : distribution d · én.ergie exemples : distributeurs pneumatiques, contacteurs électriques.
• rellltion avec la partie commande : commande par commutation.
• calibre d'un préactionneur, • schématisation.
Identifier un préactionneur " tout ou rien » et caraçté -riser en nature et niveau les grandeurs d'entrée et de sortie.
- les interfaces de sortie de la partie commande les modules de sorties " tout ou rien , des automates programmables industriels : fonctions intégrées. adap-tation à l'environnement industriel, raccordement élec-trique, .
compatibilité des cartes d'interfaces aux m icro-ordina-teurs.
Raccorder un préactionneur (ou un actionneur) à un module de sorties d'automate industriel.
5.2. Transmission des info(mations à la partie com-mande
- capteurs et transmetteurs (voir paragraphe 3.2) ; - interface d'entrées de la partie commande modules d'entrées d'automates programmables indus -triels,
cartes d'entrées de micro-ordinateurs.
Raccorder un capteur à un module d'entrées d'automate programmable industriel.
6°) Dialogue opérateurs-partie com-mande
6.1. La fonction dialogue - dialogue d'exploitation
• opérateur vers partie commande : consignes (de marche ou d'arrêt, ... ). données (paramètres. valeurs .... ). • partie commande vers opérateur·: signalisations.
émission des résultats, - dialogue de programmation.
119
6.2. Constitua~ts de dialogue
...
boutons. voyants -pupitres ou terminaux de dialogue ~ d ·exploitation
-claviers ou terminaux de programmaticrn-écrans, impri-
·
ê
mantes -crayon optique, table à digitaliser. ~ En présence· d'un système automatisé, identifier les constituants de dialogue et indiquer leur fonction.\.[)
0
c::
"ii;
ë:>
7°) Mise en œuvre de systèmes automa- -~
tisés ~
7 .1. Implantation et validation ~'un GRAFCET selon un
point de vue commande sur un constituant program-mable.
Implanter sur un automate programmable industriel tout ou partie d'un GRAFCET selon un point de vue com-mande (synthèse directe).
Valider le comportement de la partie commande par simulation.
7.2. Utilisation d'un système automatisé
conduite du système ;
remise en service après un arrêt ; forçage d'un
état-:-En présence d ·un système automatisé en état de fonc-tionnement et réglé, et en possession d'un GRAFCET selon le point de vue commande : ·
- conduire le système en" utilisant les principaux modes de marche,
- remettre en service le système après un arrêt d'urgence ou de sécurité, une coupure d'énergie, un aléa de fonctionnement .....
- provoquer l'évolution du système d'une situation quelconque vers une situation définie.
OPTION :·PRODUCTIQUE PRESENTATION
La productique apparaît aujourd'hui comme une tech-nique concernée par l'intégration des moyens de trans-mission, de stockage et de traitement de l'information dans la production. Les technologies nouvelles produi-sent tous leurs effets dans le cadre d ·une organisation qui privilégie la circulation de l'information et la com-munication.
L'option Productique peut donc être caractérisée par le couple « électronique-informatique » d'une part et l'organisation et la mise en œuvre des moyens de pro-duction d'autre part.
120
La productique concerne tous les secteurs d'activités,
,._ notamment la mécanique, Je génie civil, J'habillement.
""
Cf>
::: Deux classes de modules répondent aux besoins spé--~ cifiques de ces secteurs.
> ~
"' LBs modules A dont les contenus sont centrés sur l'orga
-, nisation et la mise en œuvre des moyens de produc-;; fion:
~
A 1 : organisation et mise en œuvre des moyens de ~ production en mécanique ;a. .
(/) A 2 : organisation et mise en œuvre des moyens de 6 production en génie civil ;
co A 3 : organisation et mise en œuvre des môyens de
production. en habillement. ·
Les modules 8 dont les contenus accordent une part importante à l'électronique et l'informatique appliquées aux systèmes industriels :
8 1 : électronique et infomnatique appliquées aux systè-mes industriels ;
8 2: équipement technique du bâtiment:
Selon la structure pédagogique et les équipements des établissements, les souhaits des élèves, l'option Pro-ductique est construite sur la base de la combinaison d'un module A et d'un module B, exemples : A1.B1
-A3.B1 - A2.B2.
OBJECTIFS
Au terme de la classe de seconde, J'enseignement de J'option Productique doit rendre J'élève capable : -- d'isoler tout ou partie d'un processus de produc-tion ou d'un système et de recenser dans J' environne-. ment de ce processus ou de ce système les éléments qui jouent un rôle essentiel dans son fonctionnement ; - d'expliciter Je rôle déterminant des informations dans
le fonc~ionnement d'un système ; '
- d'appréhender, à ~n niveau d'information limité mais rigoureux, un certain nombre de concepts en électro-nique, en infor-matique et en fabrication ;
d'intervenir sur certains équipements.
METHODOLOGIE
Comme pour 1 'option TSA, une approche globale et
con-crète des processus ou des systèmes est préconisée. Utilisée pour l'observation et J'analyse de processus dont· J'organisation est liée principalement à la définition géo-(Tlétrique du produit, elle conduit à distinguer claire-ment :
- les objectifs de production à atteindre,
- les étapes de la production et leur synchronisation,
les procédés mis en œuvre à chaque étape, - les moyens nécessaires.
Elle permet de mettre en évidence les relations fonc-tionnelles et opérafonc-tionnelles entre Je processus isolé et les processus amont et aval, entre les étapes du cessus, et d'expliciter J'organisation des moyens de pro-duction et de contrôle, la nature des flux de fabrica-tion, les ordres de passage.
Utilisée à l'étude de systèmes industriels pluritechni-ques, elle met bien en relief la cqhérence des trajets de l'information.
ACTIVITES
Les activités des modules A reposent sur : - J'observation et l'analyse de processus de produc-tion de petites séries discontinues,
- J'expérimentation de procé_dés d'obtention de pièces,
- la réalisation de produits et Je contrôle de leur co.nformité,
- !·'utilisation rationnelle de-moyens de production. Les activités des modules 8 reposent sur : - l'observation et l'analyse· de systèmes pluritechni-ques,
- le mesurage de diverses grandeurs électriques,
- la réalisation de tout ou partie de systèr[1es finali-sés par i!gencement de blocs fonctionnels,
- la mise en œuvre d'objets techniques
programma-bles. ·
ORGANISATION PEDAGOGIQUE
Les quatre heures hebdomadaires de cette option sont données en travaux d'atelier. Elles sont réparties éga-lement sur les deux modules A et B.
Les programmes des modules A et B sont présentés de manière distincte. Il va de soi qu'ils se complètent et qu'ils appellent des supports d'études communs. Une liaison permanente doit donc s'établir entre les profes-seurs chargés de ces enseignements.
Module A 1 · Organisation et mise en œuvre
des moyens de production en mécanique
1 °) Organisation de la fabrication
de
typediscontinu de pièces en petites séries
(Approche .systémique de la fabrication) - Regroupement des pièces en familles :
gammes types - ganimes mères
- · Organisation des moyens de preduction en îlot ou cellule :
notion de cycle de fabrication,
réduction des temps de cycle par chevauchement
d'opé-rations,
réduction des temps de réglage (outils, pièces,
chan-gement de fabrication},
contrôle de conformité manuel ou automatisé sur machine.
En situation dans un ilot ou une cellule de production :
- identifier le cycle de fabrication et les équipements
mis ~n œuvre pour chaque phase de la. gamme,
- repérer les chevauchements d'opérations,
- apprécier les temps relatifs de réglage des différents
moyens mis en œuvre.
2°) Procédés dè fabrication par enlève-ment de métal
- Principe de génération,; çle surfaces :
plan - cylindre ·
- Ci,nématique des machines :
notion 'd'axe de rotation (pièce-outil},
notion de .trajectoire (pièce-outil),
notion de référentiel des mouvements (système normal de coordonnées},
définition• des mouvements de coupe, d'avance, de
pénétration.
- Principe d'obtention des positions géométriques
rela-tives des surfaces :
perpendicularité de deux plans,
perpendicularité d'un -plan et çl'un cylindre,
parallélisme de deux plans,
coaxialité de deux cylindres.
En présence d'une machine-outil par enlèvement de métal:
- identifier les mouvements.
.- réaliser. sur une machine numérisée, une pièce
com-posée de surfaces cylindriqu_es et planes, à partir du contrat de phase et du bordereau de programmation,
- co(ltrôle.r le résultat obtenu en liaison avec le
con-trat de phase. .. ·
- apporter des modifications modestes au programme.
- ·Outils:
• géométrie :face ·de coupe :·face en dépouille -·arête
tranchante,
• types : à charioter - couteau.
fraise 2 tailles - fraise 3 tailles,
foret-- alésoir - taraud.
121
En possession d'un outil :
,.._
- le reconnaitre, ~
-repérer la face de coupe, la face en .dépouille et J'arête :;;
tranchante. '§;
3°) Procédés de transformation
- Alliages légers :
moulage : • température de fusion,
• problèmes liés à la solidification,
• structure d'un moule.
Matériaux plastiques :
moulage.
En possession des matériels permettant le moulage d'une pièce (alliages légers ou plastiques) :
- mettre en œuvre le moule,
- organiser le poste de moulage,
- réaliser le moulage,
- eontrôler ta pièce.
4°) Procédés de mesurage et de contrôle
- Méthodes :
• contrôle dimensionnel des longueurs et des angles,
• mesurage de l'orientation relative de deux surfaces
supposées géométriquement idéales : _
perpendicularité de deux plans - parallélisme de deux plans perpendicularite d'un cylindre et d'un plan -coaxialité de deux cylindres,
• mesurage de la position relative de deux sur:faces
sup-posées géométriquement idéales :
distance entre deux plans -distance entre l'axe d'un
cylindre ef un plan - distance entre deux axes de
cylin-dres,
• signification précise des spécifications géométriques d'orientation et de position relatives normalisées et des
cotes toléran·cées. ·
- Appareils de mesurage et de contrôle :
• conditions normales d'utilisation des« appareils
me-.sureurs » indicateurs des longueurs et des angles,
• utilisation d'une machine à mesure[ tridimensionnelle.
En possession d'une pièce, et de son dessin de défini-tion çie produit ou de .son contrat de phase, et·d'une machine à mesurer tridimensionnelle :
effectuer les mesurages dimensionnels et géométriques des surfaces principales.
:!!!
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0
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122
Module A 2
Organisation et mise en œuvre
a; des moyens de production en génie civil
·;::: >
;;; 1 °) Techniques de représentation spéci· fiques au génie civil
Conventions de projections ;
Codes et langages ;
Cotation.
cri ReconnaÎtre sur un plan les vues et coupes représen-tées, les composants, les matériaux.
Identifier les différents types de cotes.
2°) Organisation de chantier
- Analyse de l'organisation d'un chantier : implantation de l'ouvrage à construire,
postes de travail,
aires de stockage,
implantation des matériels,
réseaux de fluides,
sécurité.
Devant une situation d'organisation de chantier :
- identifier l'ouvrage à construire, les postes de
tra-vail, les matériels, les aires de stockage,
-matérialiser les différents circuits de circulation des matériaux et matériels,
- reconnaïtre les réseaux de fluides,,
-apporter des modifications modestes.
3°) Organisation de la fabrication d'élé·
ments en petites séries (préfabrication)
- Rôle de la fonction méthode
- Analyse de fabrication :
type de produit, pièces en béton armé et autres maté-riaux (composites ou non)
- Organisation de la fabrication de composants :
notion d'îlot de production
- Organisation d'un îlot de production : notion de cycle de fabrication,
contrôle de qualité à la source.
4°) Procédés de réalisation d'un compo·
sant ·
Utilisation et/ou réalisation de moules Montage de moules
En possession de documents teéhniques :
• plan du moule, • gamme de montage,
- réaliser un élément du moule,
- assembler les éléments du moule,
- réaliser le réglage et le serrage du moule,
- contrôler Je résultat obtenu en liaison avec les docu-ments techniques.
- Utilisation et/ou réalisation d'armatures
En possession des plans d'armatures et des bordereaux
de ferraillage :
-construire et/ou assembler les éléments de l'armature, -contrôler le résultat obtenu en liaison avec les des-sins.
- Installation des armatures
En possession de la réglementation (extrait des O. T.U.) :
-positionner l'armature dans le moule.
- Béton (fabrication)
En possession de là fiche technique de composition et de qualité du béton : •
- réaliser le béton,
-contrôler la qualité du béton frais en liaison avec la fiche technique (essai au cône d'ABRAMS).
- Coulage d'éléments en béton armé -assurer le remplissage correct. - vibrer le béton.
- Procédés de démoulage
En possession de la notice de démoulage :
- procéder au démoulage d'un élément,
-contrôler les résultats obtenus en liaison avec les des-sins ou le cahier des charges.
- Assemblage des éléments modulaires
5°) Procédés de maintenace et de stOC· kage des moules
Nettoyage, outillage de nettoyage ;
Protection des moules ; Produit de protection ;
'j
·J
·
En possession des éléments démontés :
- nettoyer correctement les éléments du moule, - appliquer le produit de protection,
- assurer le stockage rationnel des éléments.
6°) Procédés d'implantation d'éléments préfabriqués
- Méthodes :
toléragcement,
contrôle d'aspect de surface, contrôle dimensionnel,
contrôle géométrique de forme : planéité,
contrôle géométrique de positions : perpendicularité de deux plans, parallélisme de deux plans, contrôle angulaire.
En possession des appareillages : - implanter un composant,
- effectuer les contrôles du produit en liaison avec le cahier des charges.
- Appareillages :
mètre, chaîne, niveau, équerre optique.
On se bornera à donner de ces instruments les exem-ples les plus significatifs d'utilisation en indiquant leur intervalle de mesurage et leur exactitude.
Remarque : La réception du produit fini pourra être con-duite par le professeur dans le cadre d'un ensemble d'expérimentation en liaison avec les caractéristiques définies par le cahier des charges.
Module A 3
Organisation et mise en œuvre des moyens de production
en habillement
1 °) Conception des produits
- Représentation et obtention des éléments constitu-tifs du produit :
- création qe l'image de base, - traitement de l'image de base.
- Optimisation des surfaces
.
'123
En possession de matériels informatisés permettant le tracé d'éléments de produits par commande numéri- ,.__
sée :
gs
- définir les coordonnées x, y, z d'une image de base "'
à partir d'éléments de patronnage, ~
- introduire une image et la gérer (rotation, symétrie, 1.0
modification d'échelle; gradation vectorielle),
- contrôler le résultat obtenu en liaison avec la réfé- ~ renee,
- optimiser un plan de coupe, - utiliser des bases de données. - Analyse de confectionnabilité :
- propriétés physico-chimiques,
- caractéristiques des liaisons inter-éléments, - procédés de mise en forme.
En possession de matériaux diversifiés par leur nature et leur structure :
- différencier leurs caractéristiques,
- ajouter une valeur à 1 'élément de produit par réfé-rence à un contrat et contrôler le résultat obtenu.
2°) Processus de mise en œuvre
- Préparation des éléments de série :
- par découpage, tricotage, flocage
- Regroupemeni des pièces en familles :
-gammes types - gammes mères
- Réalisation du produit par assemblage et (ou) for-mage:
-par liaisons mécaniques (ex. : piquage. rivetage: ... ), - par liaisons physico-chimiques (ex. : collage. sou-dage, ... ).
- Intégration de l'unité de production dans le proces -sus général de réalisation
- organisation des moyens de production en îlot ou cel-lule,
• notion de cycle de fabrication, • notion ·de temps - de charge,
• notion de mise en famille de processus, - circulation du produit au poste et inter-poste.
En possession d'un matériel de fabrication program-mable:
- identifier les fonctions et analyser le fonctionnement, - assurer la mise en marche et les réglages simples, - apporter des modifications élémentaires au
pro-gramme, ·
- assurer la prépa(ation et la liaison de pièces à partir d'un contrat de phase et du bordereau de programma-tion. c;; ë3 •Q) a. V> C) CD
124
En situation dans un ilot ou une cellule de production :
~
-identifier le cycle de fabrication et les équipements a; mis en œuvre.:~ - apprécier les temps relatifs du cycle : 2 temps de préparation et de réglage.
":' temps technologiques.
~ temps improductifs.
~ réduction des temps par chevauchement d'opérations. "ii;
·;::;
-g_
3°)
Concepts de qualité0
a:i - Méthodes :
principes conduisant au respect du contrat de fabrica-tion ; normes. notions de tolérances, ...
- Moyens matériels :
références, appareillages de contrôle.
En possession d'appareils spécifiques : -mettre en œuvre le poste de contrôle,
-effectuer les mesures demandées. -suggérer des améliorations.
Module 81
Electronique et informatique appliquées
aux systèmes industriels
1 °) Electronique
- Mesure en forme et grandeur des signaux
électri-ques :
règles de mise en œuvre des appareils :
• oscilloscope,
• multimètre numérique. • générateur de fonction. • alimentation régulée.
- Notion de fonction (" module » fonctionnel) : étude de la logique d'agencement des fonctions d'un système à partir de leurs caractéristiques propres, mais
aussi à partir de leurs interrelations, de l'organisation à laquelle elles participent, du système auquel elles s'intègrent.
étude expérimentale :
• de la traduction en données numériques de la valeur
de certains paramètres qui caractérisent des grandeurs
analogiques.
• de l'amplification en régime linéaire,
• de la comparaison de deux échantillons d'une même
grandeur électrique.
• de la traduction de données numériques en grandeurs
analogiques dont la valeur de certains paramètres est liée par une relation aux données numériques,
• de la commutation électronique.
• de la production de signaux périodiques, • de la conversion de la forme de l'énergie électrique.
Pour rendre valables les résultats de l'expérimentation au regard des relations à valider, il convient de limiter
le domaine d'utilisation pour certaines fonctions : - amplification en régime linéaire :
les composants linéaires intégrés et le domaine de fré-quence en " audio-fréquence » sont choisis pour que les nombres qui caractérisent l'amplification soient des
nombres réels. Sont étudiées les deux structures de base : phases égales et phases opposées entre tensions d'entrée et de sortie :
- comparaison de deux échantillons d ·une même gran-deur :
seule la comparaison de deux tensions est retenue. La structure intégrée « comparateur » est utilisée ;
- commutation électronique :
on se limitera à l'utilisation de composants intégrés réa-lisant les opérateurs logiques élémentaires·: ET, OU,
NON. OU-NON. ET-NON :
- production de signaux périodiques :
une seule structure est proposée pour obtenir des·
signaux rectangulaires. Elle fait appel à un circuit inté-gré associé à un élément résistif réglable et à un con
-densateur :
- conversion de la forme de 1 'énergie électrique : est retenue la conversion " sinusoïdal/continu ». La fonction conversion proprement dite est assurée par une structure faisant appel à un transformateur, un pànt de diodes et un condensateur. Lui est associée la fonction
régulation de tension assurée par une structure intégrée.
L'étude expérimentale s'effectue en deux temps :
a) en possession des modules fonctionnels nécessai-res. des appareils de mesurage et du schéma d'agen-cement de ces modules :
- réaliser 1è dispositif électronique demandé et organi-ser le poste de mesure,
-- mesurer, à l'aide des appareils. les caractéristiques des signaux d'entrée et de sortie du dispositif réalisé et de chacun des modules qui le constituent.
- vérifier'leur conformité avec celles fournies par le cahier des charges,
- procéder aux réglages éventuels.
b) en possession des appareils de mesurage et d'un module fonctionnel :
--procéder au mesurage des diverses grandeurs
élec-triques d'entrée et de sortie caractéristiques du module
fonctionnel fourni. afin de valider les relations de
défi-nition de la fonction.
2°) Electrotechnique
- Règles d'installation et de protection des circuits électriques
Identification relative aux circuits de commande et cir~
cuits de puissance.
- Principaux modes de représentation en schéma élec-trique
Principe du repérage équipotentiel
Approche fonctionnelle des techniques propres à
l'appareillage électrique fonction sectionnement, fonction commande,
fonction protection des matériels, fonction protection des persan nes.
- Exemple de structure matérielle permettant de faire la synthèse des fonctions énumérées ci-dessus dans le cadre du moteur asynchrone triphasé en démarrage direct :
représentation normalisée associée aux appareils utili-sés.
modélisation de l'association des protections dans la relation : t
=
f (~
)ln
En présence d'une partie opéra/ive d'un systeme
com-portant un moteur électrique asynchrone en démarrage
direct:
-proposer la procédure qui permet d'intervenir sans
danger sur l'équipement électrique,
-repérer les appareillages qui font la synthèse des
fonc-tions sectionnement. commande, protection des
maté-riels et protection des personnes,
-effectuer les branchements propres aux circuits de
commande et de puissance à l'aide des documents de
câblage.
-mettre en fonctionnement la partie opérative,
- (égler la fonction protection du moteur électrique. 3°) Informatique
- Structure matérielle d'un système à micro-proce s-seur:
- le micro-processeur
125
La description se limitera aux modules fondamentaux caractérisés par leurs fonctionnalités (registres, unité ,..._
arithmétique et logique. mémoires internes).
g;
- les mémoires : ROM
RAM
adresse et stockage de l'information (nature de l' infor-mation)
- les circuits d'Entrée/Sortie :
E/S séries E/$ parallèles
- existence des communications et échanges dans le 6 systèm~ à micro-processeur : cri bus de données
bus de commande bus d'adresse.
- Structure logicielle d ·un système à micro-proces-seur :
-programme résident (moniteur)
-programme de gestion des ressources (système d'exploitation résident ou non)
On se limitera aux fonctionnalités sans étudier particu-lièrement un système d'exploitation.
- programmes utilitaires en langages évolués :
exemples
qualités d'un progiciel.
- Langages de program_mation
- le langage compréhensible par la machine - utilisation d'un assembleur à la génération d' instruc-tions machines (aspect fonctionnel)
- langages évolués :
interprétation compilation.
On n'étudiera pas particu/ierement un langage évolué
mais on définira schématiquement le traitement des
don-nées dans le cas de l'interprétation et de la compila-tion. - la programmation structurée : la démarche : 1 * description 2 * décomposition 3 * écriture 4 * maintenance 5 * documentation
Il faut taire saisir aux élèves l'indépendance totale de 1. 2 et 5 par rapport ~u langage.
- les outils :
structures fondamentales : séquence. répétition, sélec-tion procédures et fonctions : sous-programmes.
126
En ce qui concerne les .outils. après les avoir définis.
"-- on étudiera l'organisation d'un programme simple
(lee-~ ture exclusivement). - ·
-~ - Structure générale d'un système informatique >
~ - l'unité centrale
-les périphériques standards : écran,
"c
clavier.-~ lecteur de disque.
·8.
imprimante.<Il etc.
:ri
-
les communications entre les éléments du système : notions simples sur le partage du temps dans le casd'un système multiposte.
- Application : codage de la desc.ription d'une solu-lion d'un problème d'automatisation :
automate programmable.
machine universelle.
Module· 82 Equipement technique
1 °) Techniques de représentation spéci·
tiques au domaine équipement technique
Projeciions. perspectives.
Codes et langages.
Schémas.
ReconnaÎtre sur un plan les vues et coupes
représen-tées. · ·
Identifier les appareils et matériaux utilisés dans un
pro-jet.
2°) Notions de confort
Analyse des facteurs·influents.
·- Nécessité de chauffer.
- Nécessité de ventiler.
Nécessité de produire de l'eau chaude,
Nécessité d'isoler.
A partir de données (ntan. devis descriptif. coefficient K des parois. températures.intérieures et extérieures):
- évaluer les besoins thermiques d'une pièce en tenant compte du renouvellement d'air,
-en fonction des abaques de confort et du nombre d ·occupants de la maison. déterminer les besoins en eau chaude sanitaire.
-connaissant le coeffiCient G-'de la maison, évaluer la puissance de chauffage nécessaire.
3°) Organisation d'une installation de chauffage
- Production de chaleur :
types de générateurs en fonction des énergies primaires combustibles, nuisances.
Après lecture de la notice technique d'un générateur. identifier l'énergie primaire utilisée.
.- Emetteurs calorifiques :
radiateurs,
convecteurs,
ventila-convecteurs,
convecteurs électriques.
- Connaissant la puissance de l'émetteur (catalogue constructeur) et les températures entrée-sortie,
calcu-ler le débit du fluide caloporteur.
- Connaissant la puissance des convecteurs. choisir la section des conducteurs et le calibre des protections
(UTE. PROMOTELEC) - Réseau de transport : fluide caloporteur, t~mpérature, débit, installation électrique.
A partir d'une mesure de débit faite, des vitesses de circulation et des caractéristiques dimensionnelles. déterminer les diamètres de canalisation.
- Régulation :
grandeur à régler.
grandeurs perturbatives.
signal de "correctlon.
éléments de régiàge
Identifier sur le schéma de principe de 1 'installation de chauffage chaque élément du système de régulation et
de pilotage.
4°) Gestion. énergétique
Choix du système de chauffage.
Lieu de production de l'énergie thermique.
Facteurs technologiques, Facteurs économiques.
A partir du plan d'une installation, identifier :
-des appareils de production d'énergie thermique.
- des éléll}ents du réseau de transport. des émetteurs calorifiques.
- des organes de régulation.
-5°) Proc · ·
de
mise en œuvre- lnstallâtion o'u matériel : 1 ~
mise en plate
câblages électriques.
'.
-.LtAifl
!11!!~;-;-;;;
él!fl)îént d'installation.\
-esurage des grandeurs physiques :
méthode de mesurage. ·
choix des appareils de mesurage.
A partir d'appareils montés sur une installation, mesu-rer un débit. une pression, une hygrométrie, une
éner-gie. _-- ·
Choisir et installer un appareil de mesure pour contrô-ler une température, une tension. une intensité.
- Mise en service : essais de fonctionnement. réglages,
programmation.
~
