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La mécatronique est la combinaison synergique et systémique de la mécanique de l électronique de l automatique et de l i
Mécatronique
La mécatronique est la combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l'électronique, de l'automatique et de l'informatique en temps réel. L'intérêt de ce domaine d'ingénierie interdisciplinaire est de concevoir des systèmes automatiques puissants et de permettre le contrôle de systèmes complexes.
Nota bene : articles détaillés :
- Logiciel = instructions et données pour une machine.
- Contrôle = aptitude à diriger ou supprimer le changement.
- Électronique = branche de la physique appliquée aux usages de l'électricité
- Mécanique = branche de la physique appliquée à l'étude des mouvements, déformations et équilibres des systèmes physiques.
- CFAO = Conception et fabrication assistées par ordinateur.
- Contrôle numérique = Système numérique de contrôle-commande.
- Circuits de contrôle = Système analogique de contrôle-commande.
- Électromécanique = association de l'électronique et de la mécanique
- Simulation = Simulation de phénomènes
- Micro-contrôleurs = circuit intégré à haut degré d'intégration
- Capteur = convertisseur d'une grandeur physique
- Modélisation des systèmes = Conception assistée par ordinateur#Mécanique
Le terme mechatronics a été introduit par un ingénieur de la compagnie japonaise « (en) » en 1969. Le terme mécatronique est apparu officiellement en France dans le Larousse 2005.
La norme NF E 01-010 (2008) définit la mécatronique comme une « démarche visant l’intégration en synergie de la mécanique, l’électronique, l’automatique et l’informatique dans la conception et la fabrication d’un produit en vue d’augmenter et/ou d’optimiser sa fonctionnalité »
Description
L'ingénierie de tels systèmes mécatroniques nécessite la conception simultanée et pluri-disciplinaire de 4 sous-systèmes :
- une partie opérative : squelette et muscle du système à dominante Mécanique et Électromécanique ;
- une partie commande : intelligence embarquée du système à dominante Électronique et Informatique Temps Réel ;
- une partie interface Machine/Machine : échange de données entre deux systemes distinct à dominante Électronique et Informatique de Réseaux ;
- une partie interface Homme/Machine : forme géométrique et dialogue du système à dominante Ergonomique et Esthétique.
Une approche globale permet aussi de réduire les coûts, d'augmenter la fiabilité et la modularité.
La fiabilité
Les dispositifs mécatroniques sont utilisés pour piloter des systèmes et rétroagir pour s’adapter aux conditions variables de fonctionnement, pour surveiller leur état (sollicitation, fatigue…), réaliser leur maintenance… Ce domaine très vaste reste complexe (accès aux informations, compétences en électronique et mécanique, répartition des fonctions, fiabilité et sécurité…). Il nécessite des moyens importants et entraîne des coûts élevés.
L’intégration de ces techniques a débuté dans l’aéronautique, suivie par les transports et actuellement l’automobile. Dans le futur, ce thème intéressera des secteurs de la mécanique comme les machines, le levage, etc. Les applications industrielles devront à terme faire partie du savoir-faire spécifique de l’entreprise, l’intégration des capteurs restant toujours le problème du mécanicien. La tendance est au partenariat technologique ; seuls certains grands ensembliers considèrent cette technologie comme totalement stratégique.
Bien que la fiabilité et la sécurité de l’électronique se soient améliorées, une réflexion globale sur le système ou le processus est nécessaire avant d’intégrer la technologie et les spécificités « métier ». Les appareils et systèmes doivent résister aux interférences électromagnétiques dans des environnements toujours plus perturbés et leur compatibilité électromagnétique doit être étudiée puis validée pour assurer la sécurité et la fiabilité du fonctionnement. Des méthodes de vérification du logiciel système ou utilisateur doivent être développées pour s’assurer que la commande répond bien aux besoins et n’entraîne pas des situations dangereuses.
Les outils de simulation de systèmes et d’automatismes font partie des solutions permettant de définir une stratégie de commande indépendante des défaillances mécaniques, électroniques ou de l’utilisateur.
Les développements futurs se dirigent vers les réseaux neuronaux et les boucles d’asservissement en logique floue.
Les contraintes de mise en œuvre
Transversalité
La mécatronique exige de penser les produits et les procédés de manière transverse. La mécatronique fait « éclater les murs », avec un pilotage matriciel. Le pilotage au plus haut niveau de l’entreprise est dans ce cadre essentiel, afin que les moyens alloués correspondent aux besoins à mettre en œuvre.
Le chef de projet doit maîtriser les différents domaines, et non être un expert dans l'une des technologies mécatronique : Il faut absolument éviter de regarder le projet avec un œil de mécanicien ou d’électronicien. Le pilotage est ici, plus qu’ailleurs, le rôle d’un chef d’orchestre et non d’un virtuose.
Non-séquentialité
La conception ne doit plus se faire de manière séquentielle : la démarche mécatronique nécessite de penser le produit dans son ensemble (tous les domaines de compétences à la fois) et non pas en séparant la partie mécanique, puis l’électronique, puis les capteurs-actionneurs puis l’informatique, au risque d’atteindre des surcoûts rédhibitoires.
Intégration
Les phases d'intégrations sont délicates, par exemple celle d'un montage électronique dans un atelier de mécanique (ou réciproquement). Il y a ainsi télescopage de domaines de maîtrise d'œuvre et de compétence, ce qui implique un travail qui se réalise en commun, pour obtenir finalement non pas un élément purement mécanique, ou purement électronique, mais bien un ensemble qui combine les avantages des deux, et ne pouvant plus être séparé.
Finalités
Les finalités peuvent être la réduction de coûts, le développement de nouvelles fonctions clients ou des moyens de se protéger de la contrefaçon. Elle ne doit pas être seulement l’électronisation de fonctions.
Un produit mécatronique a des potentialités importantes de par son « intelligence embarquée ». La création d’options peut se faire à coût marginal.
Applications
Comme exemples de systèmes mécatroniques, on peut citer :
- un véhicule automobile moderne ;
- un avion de chasse ;
- l'ABS, l'ESP ;
- la direction assistée ;
- une machine-outil à commande numérique ;
- l'autofocus ;
- les disques durs ;
- les roulements à billes instrumentés ;
- les machines à laver « intelligentes » ;
- la dronautique ;
- les pompes (à vide) turbomoléculaires sur paliers magnétiques, etc.
Les projets industriels
THESAME
THESAME est une association française qui fédère les entreprises, les formations et la recherche dans le domaine de la mécatronique. Plus de 1000 contributeurs animent cette communauté.
Tous les ans sont ainsi organisées les rencontres européennes de la mécatronique (EMM) : Annecy en 2003 et 2005, Paris en 2004, Saint-Étienne en 2006 et le Grand-Bornand en 2007.
L'édition 2008, construite comme un véritable « Davos de la mécatronique » s'est tenue les 20 et à nouveau au Grand-Bornand. Le thème : Europe Japon le défi mécatronique avec la collaboration des pôles de compétitivité Moveo, Arve Industries et de clusters automobile.
L'EMM 2009 s'est déroulée les 24 et à la Cité internationale universitaire de Paris.
EMM2010 a eu pour thème mécatronique et industrie, et EMM2011, organisé avec Innorobo était consacré aux liens entre robotique et mécatronique
EMM2012 (Grand-Bornand 6 et ) est la dixième édition ; elle a pour thème le développement durable et l'efficacité énergétique dans 4 secteurs : habitat, industrie, transport et nouvelles énergies. Le titre de la manifestation :« la mécatronique passe au vert ».
En 2012, Thésame a lancé un site collaboratif, totalement consacré à la mécatronique www.mecatronique.fr.
À partir de 2015, la robotique faisant partie integrante de la mecatronique, Thesame creait le cluster robotique Coboteam (www.coboteam.fr).
Le développement mondial a permis d'etre cofondateur du Global Robotic cluster en 2017 avec la Corée du Sud, la Silicon Valley et le MIT.
Le GRC regroupe 22 pays en 2024, en faisant le plus important réseau mondial de robotique et de mécatronique (www.higrc.org).
Eumecha-pro
Le projet européen Eumecha-pro s’est donné en particulier pour tâche d’élaborer les feuilles de route (roadmaps) pour l’industrie et la recherche. Les roadmaps industrielles vont fournir une vue structurée sur les attentes et des besoins de l’industrie et seront établies pour les différents secteurs d'équipement de production. Les roadmaps pour la recherche refléteront les visions et les capacités de la recherche européenne en mécatronique. À l’issue de ce travail, les roadmaps recherche et industrie seront intégrées dans une vision commune.
Les technologies émergentes et les approches de conception intégrées issues des roadmaps recherche seront confrontées aux besoins de l'industrie et indiqueront les nouvelles opportunités de développement industriel. D'autre part, les besoins industriels viendront alimenter la recherche pour qu’elle puisse répondre au mieux aux besoins du marché. En outre, les roadmaps recherche fourniront un cadre commun pour une coordination efficace des ressources de la recherche en Europe.
Eumecha-pro va promouvoir et diffuser la pratique dans l'industrie du nouveau paradigme qu’est la conception mécatronique. Les meilleures pratiques en conception mécatronique seront identifiées, promues et diffusées à travers des workshops à vocation industrielle.
Eumecha-pro va renforcer la structure et le cadre éducatif pour former les ingénieurs en mécatronique dont l’industrie a besoin. Les besoins et les approches en formation Mécatronique seront analysées, avec pour résultat une vision européenne sur la façon dont la formation peut être améliorée avec une bien meilleure cohérence au niveau européen.
La diffusion et l'échange d'information se fera en particulier sur internet, par des publications ainsi que par des réunions de réseau. En outre, Eumecha-pro va grandement améliorer la coordination des différents mécanismes de financement de la R&D, en particulier en insérant ses « déliverables » dans la plateforme « Eureka Factory » et l'initiative « MANUFUTURE » de la Commission européenne.
Groupement Mécatronique Languedoc Roussillon (GMLR)
GMLR est le premier groupement régional d'entreprises du secteur mécanique et électronique en Languedoc-Roussillon. Créé en 2009 par 45 chefs d’entreprises, ce groupement est une association au service de l’ensemble de la filière mécanique et électronique de la région. Son ambition principale est de favoriser le développement et la croissance de l'ensemble de la filière, tant sur le plan de la compétitivité que sur celui de la performance commerciale des entreprises.
Notes et références
- Thesame mécatronique
- Philippe Passebon, « « Les PME expriment le besoin de robots plus polyvalents », Frédéric Hélin, directeur du cluster Coboteam », L'Usine nouvelle, (lire en ligne, consulté le ).
- Eumecha-pro
- http://web.archive.org/web/20220313072041/http://www.mecatronique-lr.com/.
Bibliographie
- (en) R. Isermann, « Mechatronic systems: concepts and applications », Transactions of the Institute of Measurement and Control, vol. 22, , p. 29-55 (lire en ligne)
- Lionel Birglen, Mécatronique, Dunod, , 416 p. (ISBN 978-2-10-074478-7, lire en ligne)
- NF E 01-010 2008 - AFNOR
- XP E 01-013 2009 – AFNOR
- Mécatronique: notes de veille et exemples d'applications (CETIM)
- « SimFonIA Animation Tools » un outil pour l'animation de systèmes mécatroniques
- élèves ingénieur en mécatronique
Articles connexes
- Informatique industrielle
- Cybernétique
- Robotique
- Bond Graph
- Biomécatronique
Liens externes
- Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :
- Treccani
- Notices d'autorité :
- BnF (données)
- LCCN
- GND
- Japon
- Israël
- Tchéquie
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Auteur: www.NiNa.Az
Date de publication:
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La mecatronique est la combinaison synergique et systemique de la mecanique de l electronique de l automatique et de l informatique en temps reel L interet de ce domaine d ingenierie interdisciplinaire est de concevoir des systemes automatiques puissants et de permettre le controle de systemes complexes Un diagramme de Venn montrant la mecatronique comme genie pluridisciplinaire impliquant la synergie de plusieurs sciences de l ingenieur Nota bene articles detailles Logiciel instructions et donnees pour une machine Controle aptitude a diriger ou supprimer le changement Electronique branche de la physique appliquee aux usages de l electricite Mecanique branche de la physique appliquee a l etude des mouvements deformations et equilibres des systemes physiques CFAO Conception et fabrication assistees par ordinateur Controle numerique Systeme numerique de controle commande Circuits de controle Systeme analogique de controle commande Electromecanique association de l electronique et de la mecanique Simulation Simulation de phenomenes Micro controleurs circuit integre a haut degre d integration Capteur convertisseur d une grandeur physique Modelisation des systemes Conception assistee par ordinateur Mecanique Le terme mechatronics a ete introduit par un ingenieur de la compagnie japonaise en en 1969 Le terme mecatronique est apparu officiellement en France dans le Larousse 2005 La norme NF E 01 010 2008 definit la mecatronique comme une demarche visant l integration en synergie de la mecanique l electronique l automatique et l informatique dans la conception et la fabrication d un produit en vue d augmenter et ou d optimiser sa fonctionnalite DescriptionL ingenierie de tels systemes mecatroniques necessite la conception simultanee et pluri disciplinaire de 4 sous systemes une partie operative squelette et muscle du systeme a dominante Mecanique et Electromecanique une partie commande intelligence embarquee du systeme a dominante Electronique et Informatique Temps Reel une partie interface Machine Machine echange de donnees entre deux systemes distinct a dominante Electronique et Informatique de Reseaux une partie interface Homme Machine forme geometrique et dialogue du systeme a dominante Ergonomique et Esthetique Une approche globale permet aussi de reduire les couts d augmenter la fiabilite et la modularite La fiabilite Les dispositifs mecatroniques sont utilises pour piloter des systemes et retroagir pour s adapter aux conditions variables de fonctionnement pour surveiller leur etat sollicitation fatigue realiser leur maintenance Ce domaine tres vaste reste complexe acces aux informations competences en electronique et mecanique repartition des fonctions fiabilite et securite Il necessite des moyens importants et entraine des couts eleves L integration de ces techniques a debute dans l aeronautique suivie par les transports et actuellement l automobile Dans le futur ce theme interessera des secteurs de la mecanique comme les machines le levage etc Les applications industrielles devront a terme faire partie du savoir faire specifique de l entreprise l integration des capteurs restant toujours le probleme du mecanicien La tendance est au partenariat technologique seuls certains grands ensembliers considerent cette technologie comme totalement strategique Bien que la fiabilite et la securite de l electronique se soient ameliorees une reflexion globale sur le systeme ou le processus est necessaire avant d integrer la technologie et les specificites metier Les appareils et systemes doivent resister aux interferences electromagnetiques dans des environnements toujours plus perturbes et leur compatibilite electromagnetique doit etre etudiee puis validee pour assurer la securite et la fiabilite du fonctionnement Des methodes de verification du logiciel systeme ou utilisateur doivent etre developpees pour s assurer que la commande repond bien aux besoins et n entraine pas des situations dangereuses Les outils de simulation de systemes et d automatismes font partie des solutions permettant de definir une strategie de commande independante des defaillances mecaniques electroniques ou de l utilisateur Les developpements futurs se dirigent vers les reseaux neuronaux et les boucles d asservissement en logique floue Les contraintes de mise en œuvre Transversalite La mecatronique exige de penser les produits et les procedes de maniere transverse La mecatronique fait eclater les murs avec un pilotage matriciel Le pilotage au plus haut niveau de l entreprise est dans ce cadre essentiel afin que les moyens alloues correspondent aux besoins a mettre en œuvre Le chef de projet doit maitriser les differents domaines et non etre un expert dans l une des technologies mecatronique Il faut absolument eviter de regarder le projet avec un œil de mecanicien ou d electronicien Le pilotage est ici plus qu ailleurs le role d un chef d orchestre et non d un virtuose Non sequentialite La conception ne doit plus se faire de maniere sequentielle la demarche mecatronique necessite de penser le produit dans son ensemble tous les domaines de competences a la fois et non pas en separant la partie mecanique puis l electronique puis les capteurs actionneurs puis l informatique au risque d atteindre des surcouts redhibitoires Integration Les phases d integrations sont delicates par exemple celle d un montage electronique dans un atelier de mecanique ou reciproquement Il y a ainsi telescopage de domaines de maitrise d œuvre et de competence ce qui implique un travail qui se realise en commun pour obtenir finalement non pas un element purement mecanique ou purement electronique mais bien un ensemble qui combine les avantages des deux et ne pouvant plus etre separe Finalites Les finalites peuvent etre la reduction de couts le developpement de nouvelles fonctions clients ou des moyens de se proteger de la contrefacon Elle ne doit pas etre seulement l electronisation de fonctions Un produit mecatronique a des potentialites importantes de par son intelligence embarquee La creation d options peut se faire a cout marginal ApplicationsComme exemples de systemes mecatroniques on peut citer un vehicule automobile moderne un avion de chasse l ABS l ESP la direction assistee une machine outil a commande numerique l autofocus les disques durs les roulements a billes instrumentes les machines a laver intelligentes la dronautique les pompes a vide turbomoleculaires sur paliers magnetiques etc Les projets industrielsTHESAME THESAME est une association francaise qui federe les entreprises les formations et la recherche dans le domaine de la mecatronique Plus de 1000 contributeurs animent cette communaute Tous les ans sont ainsi organisees les rencontres europeennes de la mecatronique EMM Annecy en 2003 et 2005 Paris en 2004 Saint Etienne en 2006 et le Grand Bornand en 2007 L edition 2008 construite comme un veritable Davos de la mecatronique s est tenue les 20 et 21 mai a nouveau au Grand Bornand Le theme Europe Japon le defi mecatronique avec la collaboration des poles de competitivite Moveo Arve Industries et de clusters automobile L EMM 2009 s est deroulee les 24 et 25 juin 2009 a la Cite internationale universitaire de Paris EMM2010 a eu pour theme mecatronique et industrie et EMM2011 organise avec Innorobo etait consacre aux liens entre robotique et mecatronique EMM2012 Grand Bornand 6 et 7 juin est la dixieme edition elle a pour theme le developpement durable et l efficacite energetique dans 4 secteurs habitat industrie transport et nouvelles energies Le titre de la manifestation la mecatronique passe au vert En 2012 Thesame a lance un site collaboratif totalement consacre a la mecatronique www mecatronique fr A partir de 2015 la robotique faisant partie integrante de la mecatronique Thesame creait le cluster robotique Coboteam www coboteam fr Le developpement mondial a permis d etre cofondateur du Global Robotic cluster en 2017 avec la Coree du Sud la Silicon Valley et le MIT Le GRC regroupe 22 pays en 2024 en faisant le plus important reseau mondial de robotique et de mecatronique www higrc org Eumecha pro Le projet europeen Eumecha pro s est donne en particulier pour tache d elaborer les feuilles de route roadmaps pour l industrie et la recherche Les roadmaps industrielles vont fournir une vue structuree sur les attentes et des besoins de l industrie et seront etablies pour les differents secteurs d equipement de production Les roadmaps pour la recherche refleteront les visions et les capacites de la recherche europeenne en mecatronique A l issue de ce travail les roadmaps recherche et industrie seront integrees dans une vision commune Les technologies emergentes et les approches de conception integrees issues des roadmaps recherche seront confrontees aux besoins de l industrie et indiqueront les nouvelles opportunites de developpement industriel D autre part les besoins industriels viendront alimenter la recherche pour qu elle puisse repondre au mieux aux besoins du marche En outre les roadmaps recherche fourniront un cadre commun pour une coordination efficace des ressources de la recherche en Europe Eumecha pro va promouvoir et diffuser la pratique dans l industrie du nouveau paradigme qu est la conception mecatronique Les meilleures pratiques en conception mecatronique seront identifiees promues et diffusees a travers des workshops a vocation industrielle Eumecha pro va renforcer la structure et le cadre educatif pour former les ingenieurs en mecatronique dont l industrie a besoin Les besoins et les approches en formation Mecatronique seront analysees avec pour resultat une vision europeenne sur la facon dont la formation peut etre amelioree avec une bien meilleure coherence au niveau europeen La diffusion et l echange d information se fera en particulier sur internet par des publications ainsi que par des reunions de reseau En outre Eumecha pro va grandement ameliorer la coordination des differents mecanismes de financement de la R amp D en particulier en inserant ses deliverables dans la plateforme Eureka Factory et l initiative MANUFUTURE de la Commission europeenne Groupement Mecatronique Languedoc Roussillon GMLR GMLR est le premier groupement regional d entreprises du secteur mecanique et electronique en Languedoc Roussillon Cree en 2009 par 45 chefs d entreprises ce groupement est une association au service de l ensemble de la filiere mecanique et electronique de la region Son ambition principale est de favoriser le developpement et la croissance de l ensemble de la filiere tant sur le plan de la competitivite que sur celui de la performance commerciale des entreprises Notes et referencesThesame mecatronique Philippe Passebon Les PME expriment le besoin de robots plus polyvalents Frederic Helin directeur du cluster Coboteam L Usine nouvelle 31 mars 2016 lire en ligne consulte le 28 fevrier 2024 Eumecha pro http web archive org web 20220313072041 http www mecatronique lr com Bibliographie en R Isermann Mechatronic systems concepts and applications Transactions of the Institute of Measurement and Control vol 22 2000 p 29 55 lire en ligne Lionel Birglen Mecatronique Dunod 2016 416 p ISBN 978 2 10 074478 7 lire en ligne NF E 01 010 2008 AFNOR XP E 01 013 2009 AFNOR Mecatronique notes de veille et exemples d applications CETIM SimFonIA Animation Tools un outil pour l animation de systemes mecatroniques eleves ingenieur en mecatroniqueArticles connexes Informatique industrielle Cybernetique Robotique Bond Graph BiomecatroniqueLiens externes Notice dans un dictionnaire ou une encyclopedie generaliste Treccani Notices d autorite BnF donnees LCCN GND Japon Israel TchequiePortail du genie mecanique Portail de l electricite et de l electronique Portail de la robotique Portail de l informatique Portail de la production industrielle Portail des transports