Groupe pédagogique - M-OC
L’ambition de la Majeure Objets Connectés est de former de futurs ingénieur.e.s à la conception et au déploiement de systèmes cyberphysiques[1] (SCP)qui soient performants, fiables et à faible empreinte environnementale. Ces objets connectés sont de différentes complexités et visent différents environnements tels que l’internet des objets (IoT), les communications machine-à-machine (M2M) ou les réseaux de capteurs sans fils (WSN Wireless Sensor Network).
Nous nous plaçons du côté de la source des données, depuis leur acquisition jusqu’à leur mise à disposition dans le cloud, avec une double exigence de formation :
Afin de garantir l‘efficience de ces objets terminaux (edge devices), quatre éléments-clefs techniques sont les fils rouges conducteurs de la formation :
1. la validité du signal acquis et transformé en donnée,
2. la qualité des nœuds du système : efficacité, fiabilité et interopérabilité des communications,
3. la qualité des architectures électroniques et de l’informatique embarquée
4. la durée de vie, la consommation énergétique et l'autonomie des dispositifs
Une attention particulière est portée aux systèmes embarqués fortement contraints (à la fois sans fils, sur réserve d'énergie et aux capacités de calcul limitées) : techniques d’extension de durée de vie et optimisations des capacités de traitement des données.
A l'issue de cette Majeure les élèves auront acquis, essentiellement par la pratique, les compétences fondamentales nécessaires pour concevoir et mettre en œuvre un système cyber-physique à faible impact environnemental et social dans ses dimensions électronique, informatique embarquée, métrologie, énergie et télécommunication.
Ils seront en capacité d’entreprendre ou de participer de manière responsable à tout projet intégrant une dimension électronique, quel que soit le domaine vers lequel ils souhaitent s'orienter : l'industrie du futur, le design, l’énergie, la santé, la ville, l’innovation et entrepreneuriat, les transports, l'agriculture, l'environnement, l'industrie du numérique, les télécommunications, l’internet des objets.
[1]Un système cyber-physique (SCP) (sigle anglais CPS) est un système intégrant de l’électronique et du logiciel, des capteurs et des actionneurs et doté de capacités de communication et éventuellement d’autonomie pour interagir avec son environnement. Les SCP sont les briques de base de l’internet des objets (IoT) et de l’industrie du futur, on parle alors de système cyber-physique de production (CPPS Cyber-Physical Production System). Les systèmes cyber-physiques font appel aux domaines de l’électronique, l’informatique, la métrologie, la télécommunication, les automates, la mécanique et la fusion de données. Ils se caractérisent par un haut degré de complexité et ont la vocation à s’utiliser en réseau.
La Majeure s’appuie sur une part importante de pratique, à travers quatre unités de formation (Unités Pédagogiques UPs) :
1. Electronique analogique et numérique – 45h de cours, de TD et de TP : à la fin de cette UP, l’étudiant sait concevoir et utiliser l’architecture matérielle d’un SCP : capteurs et actionneurs autour d’un microcontrôleur ; afin de garantir la durée de vie de l’objet connecté et la qualité des signaux analogiques et numériques.
2. Communications filaire et sans fil – 45h de cours, de TD et de TP : à la fin de cette UP, l’étudiant sait spécifier, concevoir et mettre en œuvre la communication filaire et sans fils d’un objet connecté dans des écosystèmes de type IoT, WSN, M2M.
3. Systèmes cyber-physiques – 45h d’APP sur module à microcontrôleur et mini-projet système IoT : tout au long de cette UP, l’étudiant sera amené à gérer l’interaction entre un objet connecté et le monde physique qui l’entoure : acquisition et validité des données, pilotage des actionneurs. Il utilisera les connaissances acquises tout au long de la majeure pour déployer un réseau de nœuds connectés à des passerelles de communication vers le cloud. A la fin de cette UP, l’étudiant sait choisir, concevoir et intégrer un système cyber-physique dans un écosystème IoT.
4. Usages et impacts – 21h de cours, de TD, de classe inversée et d’APP sur module à microcontrôleur : A la fin de cette UP, l’étudiant sera capable d’être un acteur responsable et compétent pour les transitions écologiques du numérique. L’UP lui apprend techniquement à concevoir des objets connectés à faible consommation énergétique (hardware et software), mais lui apporte également les connaissances sur les enjeux et les impacts d’un système cyber-physique : ressources minières, pollution environnementale, consommation énergétique, impacts et enjeux sociaux et politiques.
L'ambition est de former, à travers l'ensemble de ces cours, d'une part aux problématiques et enjeux sociétaux que doivent relever des objets connectés et des moyens d’y contribuer ; et d'autre part à la conception et la mise en œuvre pratiques desdits objets connectés. La Majeure parcours les éléments d'un système connecté depuis les périphériques de bordure ("sensor & control edge devices") jusqu’à la passerelle de communication vers le cloud.
Grâce à la compétence acquise de déployer avec responsabilité, pertinence et efficacité des systèmes électroniques performants et fiables de capteurs et de régulateurs cyber-connectés, de différentes complexités et à différentes échelles, la Majeure Objets Connectés s’articule avec les Majeures suivantes dans une continuité de compétences :
La Majeure Objets Connectés s’articule également avec les Majeures suivantes pour des profils davantage multidisciplinaires :
La Majeure a la spécificité de préparer particulièrement les étudiants 2A qui souhaitent poursuivre un des parcours Majeure & Enjeu Technologique (ou Compétences & Profession) de semestre S9 sur le campus Georges Charpak Provence à Gardanne, autour des électroniques du futur :