Mécatronique

La mécatronique est la combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l'électronique et de l'informatique temps réel. L'intérêt de ce domaine d'ingénierie interdisciplinaire est de concevoir des dispositifs automatiques puissants et de permettre le contrôle de dispositifs complexes.

Le terme mechatronics a été introduit par un ingénieur de la compagnie japonaise «Yaskawa» en 1969. Le terme mécatronique est apparu officiellement en France dans le Larousse 2005.

Description

L'ingénierie de tels dispositifs mécatroniques nécessite la conception simultanée et pluri-disciplinaire de 3 sous-dispositifs :

• une partie opérative (squelette et muscle du dispositif à dominante Mécanique et Electromécanique),
• une partie commande (intelligence embarquée du dispositif à dominante Electronique et Informatique Temps Réel),
• une partie interface Homme/Machine (forme géométrique et dialogue du dispositif à dominante Ergonomique et Esthétique).

Une approche globale permet aussi de diminuer les coûts, d'augmenter la fiabilité et la modularité.

La fiabilité

Les systèmes mécatroniques sont utilisés pour piloter des dispositifs et rétroagir pour s'adapter aux conditions variables de fonctionnement, pour surveiller leur état (sollicitation, fatigue…), réaliser leur maintenance… Ce domaine particulièrement 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 aujourd'hui 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 complètement stratégique.

Bien que la fiabilité et la sécurité de l'électronique se soient perfectionnées, une réflexion globale sur le dispositif ou le processus est indispensable avant d'intégrer la technologie et les spécificités «métier». Les appareils et dispositifs doivent résister aux interférences électromagnétiques dans des environnements encore 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 dispositif 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 dispositifs et d'automatismes font partie des solutions servant à 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.

Notion de 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 d'avoir les moyens en face des besoins à mettre en œuvre.

La conception ne doit plus se faire de manière séquentielle : la démarche mécatronique nécessite de penser le produit dans son ensemble (toutes 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.

Le chef de projet doit maîtriser les différents domaines, et non être un expert dans l'une des technologies mécatronique : Il faut totalement 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.

Les phases d'intégrations sont délicates, par exemple celle d'un montage électronique dans un atelier de mécanique (ou réciproquement). Il y a ainsi téléscopage de domaines de maitrise d'œuvre et de compétence, ce qui implique un travail qui se réalise en commun, pour au final obtenir non pas un élément purement mécanique, ou purement électronique, mais bien un ensemble qui combine les avantages des 2, et ne pouvant plus être scindé.

Finalité

Elle peut 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 uniquement l'électronisation de fonctions.

Phase d'avant projet

Cette phase est plus importante que dans un projet classique car le nombre de possibilités offertes est particulièrement grand. L'écoute du besoin client (présent et futur) est tout aussi importante que la technologie employée.

Commercialisation

Un produit mécatronique a des potentialités importantes de par son «intelligence embarquée». La création d'options peut se faire à coût marginal. Tout autant en profiter pour gagner de nouveaux marchés, sous réserve d'avoir bien informé les commerciaux sur ces produits d'un nouveau genre. De nouveaux produits et concepts mécatroniques apparaissent l'ensemble des jours. Pour bien faire sa veille technique on peut suivre les flux d'information spécialisés. [1][2]

Applications

Comme exemples de dispositifs 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»,
• ... etc.

THESAME

THESAME [3] est une association française qui fédère les entreprises, les formations et la recherche dans le domaine de la mécatronique^[1].

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 21 mai à nouveau au grand Bornand (74). Le thème : Europe Japon le défi mécatronique avec la collaboration des pôles de compétitivité Moveo, Arve Industries et de clusters automobile. Tout sur EMM2008 ici [4].

Eumecha-pro

Le projet européen Eumecha-pro s'est donné surtout pour tache d'élaborer les feuilles de route (roadmaps) pour l'industrie et la recherche. Les roadmaps industrielles vont apporter 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 apporteront 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 perfectionnée avec une bien meilleure cohérence au niveau européen.

La diffusion et l'échange d'information se fera surtout sur internet, par des publications mais aussi par des réunions de réseau. En outre, Eumecha-pro va largement perfectionner la coordination des différents mécanismes de financement de la R&D, surtout en insérant ses deliverables dans la plateforme "Eureka Factory" et l'initiative "MANUFUTURE" de la Commission Européenne^[2]

Notes et références de l'article

1. ↑ Thesame mécatronique
2. ↑ Eumecha-pro

Bibliographie

• (en) R. Isermann, «Mechatronic systems : concepts and applications», dans Transactions of the Institute of Measurement and Control, vol.  22, 2000, p.  29-55 [texte intégral] 

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 14/04/2009.
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