Le Projeten SSI

Définition et Objectifs, Outil de ValidationExemplesRemarques

Gilles Cayol / Olivier Ruiz

Les compétences générales

A Analyser

B Modéliser

C Expérimen

ter

D Communiqu

er

Concevoir

Réaliser

Epreuve écrite

Projet

Les trois écarts

Modèle comportemental

Système réel CdCF1

23

Le projet en STI2D

Modèle comportemental

Système réel CdCF

Projet STI2D: Concevoir et

réaliser la réponse à un

besoin

Le nouveau projet en S SI

Modèle comportemental

Système réel CdCF

Projet S SI Affiner le

modèle prédictif de la réponse à

un besoin

Le projet commence par le choix d’un support d’étude:

Un système réel en état de fonctionnement :

Déjà existant dans le laboratoire non-didactisé (sinon le protocole de mesure est faussé).

Proposé et apporté par un élève.

Exploitable en dehors du laboratoire.

Démarche du projet SI

Identifier la performance

Modéliser

Simuler

Analyser les résultats

Mesurer

Définir le protocole

Analyser les résultats

Comparer les résultats

?

?

Démarche du projet SI

Identifier la performance

Modéliser

Simuler

Analyser les résultats

Mesurer

Définir le protocole

Analyser les résultats

Comparer les résultats

?

?Com

péte

nce

A

Analy

ser

Compétence B

Modéliser

Compétence C

ExpérimenterCompétence D

Communiquer

Démarche du projet SI

Identifier la performance

Modéliser

Simuler

Analyser les résultats

Mesurer

Définir le protocole

Analyser les résultats

Comparer les résultats

?

?

Démarche du projet SI

Identifier la performance

Modéliser

Simuler

Analyser les résultats

Mesurer

Définir le protocole

Analyser les résultats

Comparer les résultats

?

?

La performance provient d’une documentation technique :

Fiche technico-commerciale du constructeur, dossier technique.

Normes et réglementations dans le domaine du système support.

Cahier des Charges Fonctionnel « rétro-ingénierie ».

Modéliser :

Identifier la performance

Modéliser

Simuler

Analyser les résultats

Mesurer

Définir le protocole

Analyser les résultats

Comparer les résultats

?

?

Grille d’eval

Quel modèle fournir aux élèves ? Modèle fonctionnel ? Eventuellement Modèle structurel ? Eventuellement Modèle comportemental ? Si oui alors il doit être incomplet

Que doivent faire les élèves ? Créer ou compléter le modèle

comportemental

Simuler :

La simulation numérique repose sur la mise en œuvre de modèles théoriques

Outils de simulation dynamique qui permettent d’obtenir des résultats exploitables : Simulink (Matlab) Xcos (Scilab) Meca3D, MotionWorks SolidWorks Simulation, SolidWorks Motion Proteus VSM

Outils de simulation ne permettant pas d’obtenir des résultats exploitables pour le projet, ils peuvent être utilisés mais ne sont pas suffisants : SolidWorks Animator : simule le mouvement des pièces dans un

assemblage. Flowcode : simule le comportement logiciel du système

Modéliser SimulerAnalyser les

résultats

Expérimenter :

Identifier la performance

Modéliser

Simuler

Analyser les résultats

Mesurer

Définir le protocole

Analyser les résultats

Comparer les résultats

?

?

Niveau 1: Mesure directe : ne nécessite qu’un seul appareil de mesure

Niveau 2 : Mesure indirecte : nécessite un calcul et/ou plusieurs appareils de mesure

Niveau 3 : Mesure avec traitement (nécessite un outil de traitement logiciel)

Niveau 4 : Mesure avec maquette (nécessite la réalisation d’une chaîne d’acquisition dédiée)

Exemple: mesure d’une vitesse

Com

ple

xit

é d

u t

rait

em

en

t d

e

l’in

form

ati

on Niveau 1 : Mesure directe : A l’aide d’un

tachymètre

Niveau 2 : Mesure indirecte : Mesure du déplacement et de la durée puis calcul

Niveau 3 : Mesure avec traitement : capture d’une vidéo avec une caméra « Slow Motion » puis exploitation dans un tableur

Niveau 4 : Mesure avec maquette : Mise en œuvre d’une chaîne d’acquisition avec capteurs, µcontrôleur et écran LCD.

MesurerDéfinir le protocole

Analyser les résultats

Il se peut que le protocole de mesure ne soit pas réalisable dans le laboratoire : Pour des raisons de sécurité, Parce que le système n’est pas déplaçable

dans le laboratoire La mesure peut être filmée La mesure peut éventuellement être sous-

traitée : Le protocole décrit précisément par les

élèves. Les résultats sont communiqués et exploités.

MesurerDéfinir le protocole

Analyser les résultats

Le projet doit permettre la mise en œuvre d’un protocole de niveau 3 ou 4.

Le traitement et l’analyse des résultats de mesure peut se faire à l’aide d’un tableur (Excel, LibreOffice Calc, Apache OpenOffice…)

MesurerDéfinir le protocole

Analyser les résultats

Outil d’analyse

Outil d’analyse du sujet de Projet

Proposition de Sujet

Evaluationdu projet

Textes officiels

Moyens à disposition

Outil d’analyse

Le système support de l’étude Le cahier des charges Le modèle La simulation et les résultats Le protocole La mesure Les résultats de mesure

7 Items

Principe de l’analyse du projet

?

?

?

?

?

?

Com

péte

nce

s évalu

ab

les

Validation des Items fondamentaux

Ind

icate

urs

de

perf

orm

an

ce

Les items dans la grille d’évaluationB321 Les paramètres influents sont identifiésB322 Les limites de simulation sont correctement définiesB41 Les résultats sont correctement interprétésB42 Ces limites sont explicitéesB43 Les paramètres modifiés sont pertinentsB44 Le modèle modifié répond aux attentes

C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiéesC12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicitésC14 Le comportement est précisément décrit

C15Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre

C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvreC22 Le système étudié est correctement mis en œuvreC23 Les règles de sécurité sont connues et respectéesC24 Les protocole d'essai est respectéC25 Les résultats sont présentés clairementC26 Les résultats sont correctement analysésC27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé

D COMMUNIQUER

Système et CdCF

ModèleSimulation et

résultats

Protocole

Mesure

Résultats

Questionnaire

7 Items

+Cadre

administratif

13 Question

s

Résultat (aperçu)1Cadre administratif Commentaires

Nombre d'élèves pour le projet 3 ok

Validé

Le nombre d'élèves d'un même projet doit être compris entre 3 et 5

Quelle autre discipline est concernée par ce projet? Sc. Phys ok

Le projet concerne au moins une autre discipline. Les sciences physiques sont souvent indispensables.

2Support d'étude

Le support du projet est-il un système existant ? oui ok

NON validé

Avez-vous choisi la performance à étudier du système ? (problématique du sujet) oui ok

Est-ce que le système est opérationnel (au regard de la performance choisie)? non oups L'expérimentation (compétence C) ne peut se

faire que si le système est en état de marche.

Est-ce que les critères et les niveaux de la dite performance sont spécifiés dans une documentation constructeur ou un extrait de normes ?

oups

Un cahier des charges a-t-il été établi en amont pour définir le critère associé à la performance et son niveau ?

oups

Résultat (aperçu) total compétence C 17% 40%

C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiées

Evalué 8%

C12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés Evalué 8%

C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités

Evalué 7,75%

C14 Le comportement est précisément décrit0 4,50%

C15 Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre

0 10%

C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvre0 8,75%

C22 Le système étudié est correctement mis en œuvre0 8%

C23 Les règles de sécurité sont connues et respectées0 8%

C24 Les protocole d'essai est respecté0 10%

C25 Les résultats sont présentés clairementEvalué 8%

C26 Les résultats sont correctement analysésEvalué 10%

C27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé0 9%

Exception: total compétence C 29% 40%

C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiées Evalué 8%

C12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés Evalué 8%

C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités Evalué 7,75%

C14 Le comportement est précisément décrit Evalué 4,50%

C15 Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre Evalué 10%

C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvre 0 8,75%

C22 Le système étudié est correctement mis en œuvre Evalué 8%

C23 Les règles de sécurité sont connues et respectées 0 8%

C24 Les protocole d'essai est respecté 0 10%

C25 Les résultats sont présentés clairement Evalué 8%

C26 Les résultats sont correctement analysés Evalué 10%

C27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé Evalué 9%

Exemples de projet

Ingénieur d’essai Exemple de pratique professionnelle en

rapport avec les activités de projet SSI.

http://www.jobteaser.com/fr/entreprises/oxylane-decathlon/metiers/98-ingenieur-essais

Scie sauteuse Support : Scie sauteuse Sujet : valeurs limites

d’exposition aux vibrations (VLE < 5 m/s²) .

Modélisation : Comportement dynamique

(simulation Meca3D) Expérimentation :

Banc de mesure des vibrations SI + SVT + Sc. Physiques

Scie sauteuse (notice)

Scie sauteuse (VLE)Vale

ur

de v

ibra

tion

en

m/s

²

Imprimante 3D(1) Support: Imprimante 3D grand

public. Sujet : Justesse de l’affichage du

temps d’impression restant. Modélisation :

Calculer le temps d’impression d’une couche (surface et contour)

Mesures et expérimentations : Vitesses de déplacement. Temps d’impression de pièces

simples. SI + Maths

Imprimante 3D(2) Support : Imprimante du

laboratoire (ou extérieure) Sujet : Précision et résistance

mécanique des pièces réalisées. Modélisation :

Déplacements de la tête/pièce. Simulation RdM

Mesures et expérimentations : Métrologie des productions. Influence de l’orientation sur la

résistance. Résolution, précision, répétabilité.

Robopong Robopong modifié (tête

pilotée : projet STI2D SIN) Sujet : Précision et rapidité

du placement de balle. Modélisation :

Trajectoire des balles. Motorisation de la tête.

Mesures et expérimentations : Cinématique des balles. Précision du tir. Répétabilité.

Arc (dispositif de visée) Arc (sport) Sujet : Vérification des

indications du système d’ajustement de mire.

Modélisation : Mouvement de la flèche. Graduations du viseur.

Mesures et expérimentations : Cinématique de la flèche. Mesure de l’inclinaison de l’arc. Précision du tir.

Conclusion :B31 Les paramètres influents sont identifiésB32 Les limites de simulation sont correctement définiesB41 Les résultats sont correctement interprétésB42 Ces limites sont explicitéesB43 Les paramètres modifiés sont pertinentsB44 Le modèle modifié répond aux attentes

C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiéesC12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicitésC14 Le comportement est précisément décrit

C15Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre

C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvreC22 Le système étudié est correctement mis en œuvreC23 Les règles de sécurité sont connues et respectéesC24 Les protocole d'essai est respectéC25 Les résultats sont présentés clairementC26 Les résultats sont correctement analysésC27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé

D COMMUNIQUER

Interdisciplinarité

Sc Ingénieur 70

Sc Phys 35

Maths 20

SVT 5EPS 5

?? 5

Grandeurs physiques fondamentales

Grandeur dimension USI

Longueur L M

Masse M kg

Temps T S

Température Q K

Courant A A

Intensité lumineuse Iv Cd

Quantité de matière n mole

Règles de sécurité (C23)

Pour de nombreuses grandeurs physiques il existe des règlementations: Code du travail (masse maximale

soulevée) EN (tension électrique, pression

pneumatique…) Etc…