Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s dans le domaine de la maintenance industrielle : cursus, spécificités et débouchés

25/10/2017
Auteurs : Arnaud Brugier
Publication 3EI 3EI 2017-90
OAI : oai:www.see.asso.fr:1044:2017-90:20642
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Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s dans le domaine de la maintenance industrielle : cursus, spécificités et débouchés

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Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 19 Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s dans le domaine de la maintenance industrielle : cursus, spécificités et débouchés ARNAUD BRUGIER Enseignant SII, spécialité ingénierie électrique Département Génie Industriel et Maintenance, IUT de Saint-Denis, Université Paris 13 1. Le métier de technicien(ne) supérieur(e) de maintenance et les secteurs d’activité 1.1. Les activités L’activité du/de la technicien(ne) supérieure porte tout à la fois sur la maintenance des équipements, des installations et sur l’amélioration continue des procédés dont il/elle a la charge. Ce(tte) professionnel(le) polyvalent(e) exerce ainsi principalement les activités suivantes : • réalisation des interventions de maintenances corrective et préventive, • amélioration de la fiabilité, de la disponibilité, de la maintenabilité et de la sécurité des procédés, • participation au choix et intégration de nouveaux systèmes, amélioration ou mise en conformité de systèmes ou procédés existants, mise en service, • organisation des activités de maintenance, planification des ta ̂ ches et gestion des plannings, gestion des contrats et de la sous-traitance, • suivi des interventions et mise à jour de la documentation, • évaluation des cou ̂ ts de maintenance et suivi budgétaire du service, • rédaction de rapports, communication interne et externe, production d’indicateurs (notamment via une GMAO), • animation, encadrement et coordination des équipes d’intervention, • information, voire formation, • conseil et assistance technique dans certains domaines : diagnostic, méthodes d’intervention et outils, fiabilisation, examens et contrôles non destructifs (courants de Foucault, ultrasons, ...), surveillance (analyse vibratoire, d’huile, thermographie IR, ...), outils de maintenance prévisionnelle, … Ses connaissances des principes physiques, sa maîtrise du fonctionnement et de la constitution technologique des systèmes pluri-technologiques en font un(e) interlocuteur(ice) privilégié(e) tant pour les opérateur(ice)s que pour les décideur(euse)s. 1.2. Secteurs d’activité Avec les compétences et connaissances acquises, ce(tte) professionnel(le) peut exercer ses activités dans pratiquement tous les secteurs : • production de biens manufacturés, aéronautique, automobile, naval, constructions électronique et électrique,... • agroalimentaire, process continus, chimie, pétrochimie, pharmaceutique, • industries extractives et de transformation, • production et gestion des énergies et des fluides, notamment dans le contexte actuel de transition énergétique, • transports, • médical et hospitalier, Résumé : cet article présente au lecteur les contenus et modalités de formation de deux parcours menant au titre de technicien(ne) supérieur(e) : le DUT Génie Industriel et Maintenance (GIM) et le BTS Maintenance des Systèmes (MS). Ces parcours pluri-disciplinaires, dédiés au suivi, à la surveillance et à la maintenance des équipements et installations multi-techniques, méritent d’être mis en valeur auprès des lycéens et des lycéennes car ils mènent vers de nombreuses carrières de cadres techniques et ce, dans des secteurs d’activités aussi divers que la production de biens et de services, l’énergie, les transports, l’immobilier d’entreprise ou les infrastructures. Sera également présenté un exemple de support de projet propre à la formation DUT GIM : le concours national d’éolien urbain (GIMEOLE). Celui-ci permet d’aborder des problématiques pluri-techniques dans le domaine des énergies renouvelables tout en s’appuyant sur les différents aspects de la formation. (Remarque : cet article est principalement basé sur des ressources officielles : études ministérielles, référentiels et repères pour la formation (STS MS), PPN (DUT GIM), … qui sont référencées dans le paragraphe « ressources » ainsi que sur les productions des organisateurs du concours GIMEOLE.) Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 20 • loisirs, • tertiaire, bâtiment industriel et infrastructures, patrimoine, • etc... Il peut travailler dans différents services : études et travaux neufs, maintenance, production, qualité, sécurité, énergie et environnement, service technico- commercial, après-vente,... 1.3. Exigences transversales aux activités professionnelles 1.3.1. Santé et sécurité Le développement au sein des entreprises d'un système de gestion de la santé et de la sécurité au travail contribue à la fois à réduire les risques accidentels, à prévenir les maladies professionnelles et à accroître la productivité. Le/la futur(e) technicien(ne) de maintenance est sensibilisé(e) aux enjeux de santé et de sécurité. Pour cela, une démarche de maîtrise et de prévention des risques est nécessaire, incluant des formations liées aux habilitations professionnelles, en particulier électriques. Ces formations à la prévention des risques seront donc mises en œuvre en visant la prise en compte : • du respect de la conformité (lois, normes et réglementation) ; • des produits nocifs utilisés (tri, valorisation des déchets dangereux ou non) ; • de l’identification des risques encourus (en les diminuant ou en les supprimant) ; • de la conduite des équipements installations (optimisation de la production). Le/la technicien(ne) de maintenance est l’un des principaux acteurs de la mise en œuvre de la politique globale de prévention de l’entreprise. Dans toutes les activités professionnelles induites par le métier, il/elle sera amené(e) : • à participer, à son niveau, à l’analyse des risques professionnels en appréhendant les dangers pour sa santé et sa sécurité ainsi que pour celles des autres, tout en préservant les biens. Ces contributions seront consignées et permettront la mise à jour du document unique ; • à mettre en œuvre les principes généraux de prévention des risques professionnels et de secours aux personnes. 1.3.2. Environnement En vue de répondre aux exigences environnementales, à la gestion des déchets, et à la maîtrise des consommations énergétiques, l’action du/de la technicien(ne) de maintenance s’exerce dans le respect des normes franc ̧ aises et européennes en vigueur. Ainsi, les accords de Kyoto puis Paris ont mis en évidence le besoin de limiter les émissions de gaz à effet de serre. Pour cela, il est obligatoire d’avoir une attestation d’aptitude pour manipuler des fluides frigorigènes prévue par l’article R 543-106 du code de l’environnement. La loi du 15 juillet 1975, renforcée par le décret du 4 janvier 1985, prévoit que chaque entreprise de production est responsable de ses déchets jusqu'à leur élimination complète. Le suivi, le contro ̂ le, la trac ̧ abilité des circuits d'élimination des déchets sont imposés aux entreprises. Cette politique de maîtrise des déchets oblige le technicien de maintenance à réaliser les opérations de tri et de stockage provisoire dans des containers ou autres, conformes à la réglementation, afin d'orienter chaque catégorie de déchets vers une filière de traitement adaptée. Face aux risques environnementaux immédiats, le/la technicien(ne) de maintenance doit intervenir pour les supprimer et mettre en œuvre des solutions techniques (analyse, kits anti-pollution, etc.) afin de minimiser l'impact sur l'environnement. C’est ainsi que ce.tte technicien(ne) dans son activité quotidienne contribue à la préservation des ressources naturelles et des biens matériels. 1.3.3. Qualité Les entreprises doivent satisfaire à des exigences croissantes de qualité et de gestion de la qualité. Nombreuses sont celles qui détiennent ou recherchent une certification qualité. La recherche et le maintien de ce type de certification affectent fortement les process de production et par voie de conséquence les services et les outils de maintenance. Le technicien de maintenance contribue à la démarche qualité au sein de l’entreprise, en améliorant ce process de production. Le/la technicien(ne) apporte son concours dès la mise en service et tout au long de la vie du bien. En outre, il/elle adapte ses méthodes de travail pour suivre l'évolution du processus de production. 1.3.4. Coûts Bien que le/la technicien(ne) supérieur(e) ne soit pas décideur.se dans ce domaine, les impératifs de cou ̂ ts doivent ê tre constamment pris en compte dans les choix et les actions de maintenance à réaliser sur un bien. 1.3.5. Communication dans une langue étrangère Il est attendu que ce.tte technicien(ne) maîtrise une langue étrangère (l’anglais généralement) afin de communiquer correctement avec les collaborateur(rice)s, les client(e)s et les fournisseur(se)s, d’écrire des rapports clairs et concis, de comprendre les instructions et de se former à de nouvelles techniques. Ces compétences sont désormais nécessaires dans les PME comme dans les grandes entreprises. Les rapports d'activité, les guides d'utilisation, les catalogues et documentations techniques sont le plus souvent rédigés en anglais. Les systèmes techniques disposent d'interfaces de dialogue en langue anglaise. Les échanges entre technicien(ne)s européen(ne)s et internationaux(ale)s se généralisent en langue anglaise, langue de diffusion de l’information et de Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 21 communication à l’intérieur et à l’extérieur de l’entreprise, à l’écrit comme à l’oral. 2. Besoins en technicien(ne)s et agent(e)s de maîtrise Le récent rapport « Prospective des métiers et des qualifications (PMQ) », exercice conjoint réalisé par France Stratégie et la DARES (direction de l’animation de la recherche, des études et des statistiques), réunit l’ensemble des partenaires et administrations concernés afin d’examiner les perspectives en matière d’évolution des ressources en main-d’œuvre et d’emploi par métiers. Le/la technicien(ne) ou agent(e) de maîtrise de la maintenance fait son entrée dans la liste des 20 métiers les plus pourvoyeurs d’emplois d’ici 2022 : 100000 départs en fin de carrière à remplacer et 42000 créations nettes, pour 479000 emplois en 2022 : « Sur la période 2012-2022, certains métiers industriels devraient bénéficier de créations d’emploi, mais en nombre limité : il s’agirait surtout de professions intermédiaires telles que les technicien(ne).s et les agent(e).s de maîtrise des industries de process et de la maintenance en raison d’équipements industriels ou non industriels toujours plus élaborés.»(1). Le rapport classe aussi ce métier dans le groupe de ceux offrant un fort potentiel de développement de l’apprentissage. 3. Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s 3.1. formations multi-techniques En termes de contenus spécifiques, les formations de technicien(ne).s supérieur(e).s en maintenance sont caractérisées par : - un enseignement de spécialité en maintenance et sûreté de fonctionnement axé sur les outils et méthodes mais aussi sur les techniques avancées et innovantes, - la formation aux exigences transversales nécessaires aux activités professionnelles, - et un fort contenu multi-disciplinaire du point de vue des enseignements de physique appliquée et technologiques. En effet, afin d’appréhender correctement un système pluri-technologique dans la phase « exploitation et maintien en conditions opérationnelles » de son cycle de vie, il est nécessaire de posséder des connaissances actualisées et génériques dans les domaines suivants : électricité, électronique, électrotechnique et électronique de puissance, automatismes et informatique industrielle, réseaux locaux industriels, automatique, mécanique, matériaux, thermodynamique et thermique, mécanique des fluides, hydraulique et pneumatique, … ceci implique l’intervention d’enseignant(e)s du secondaire de sciences industrielles de l’ingénieur (ingénierie mécanique et ingénierie électrique principalement) – ainsi que d’enseignant(e)s-chercheur(se)s spécialistes en DUT - et de sciences physiques et chimiques fondamentales et appliquées (SPCFA). Ces connaissances seront évidemment par la suite contextualisées et spécialisées selon l’environnement professionnel futur du technicien. 3.2. Le DUT Génie Industriel et Maintenance Les départements Génie Industriel et Maintenance forment en quatre semestres des technicien(ne)s supérieur(e)s ayant vocation à s’insérer dans les secteurs de la production (biens, énergie, transport, tertiaire et infrastructures...), de la recherche appliquée et des services aux entreprises. La formation est basée sur l’acquisition par les futurs technicien(ne)s supérieur(e)s de compétences, savoirs et savoir-faire issus de neuf activités professionnelles recensées et relatives à cette spécialité : maintenance corrective, maintenance préventive, amélioration, intégration, organisation, support logistique, animation et encadrement, sécurité et environnement, gestion de l’information. L’enseignement vise à faire acquérir aux étudiant(e)s des méthodes de travail et de raisonnement autant que des connaissances, des principes de mise en œuvre et des procédés pluto ̂ t que des recettes. La durée de formation (Cf. fig. 1) conduisant au DUT est de quatre semestres et répartie entre formation encadrée (1800h) et formation dirigée (300h). L'enseignement est divisé en trois Unités d'Enseignement (U(e)) par semestre, elles-mê mes formées de modules : • 51 modules représentant le cœur de compétences dont le programme pédagogique national (PPP), soit 1500 heures, (Cf. fig. 2) • 9 modules complémentaires à hauteur de 300 heures choisis par l’étudiant dans l’offre de formation. Figure 1 : volume horaire de la formation (DUT GIM) Le parcours de formation conduisant au DUT est constitué d’une majeure, qui garantit le cœur de compétence du DUT, et donc de modules complémentaires. Ces modules complémentaires sont destinés à enrichir le parcours de l’étudiant(e), en fonction de son Projet Personnel et Professionnel (PPP), qu’il/elle souhaite une insertion et une intégration professionnelles rapides (y compris via une poursuite d’études en licence professionnelle en apprentissage) - les capacités complémentaires attendues sont alors de l’ordre de l’approfondissement technologique et du renforcement des compétences professionnelles - ou qu’il/elle souhaite une poursuite d’études vers d’autres formations de l’enseignement Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 22 supérieur (études longues) – les capacités complémentaires attendues sont alors de l’ordre de l’ouverture scientifique. Dans ce dernier cas, les étudiant-e-s poursuivent généralement leurs études en école d’ingénieur - soit directement soit après une année de CPGE ATS - ou en licence 3 « Sciences Pour l’Ingénieur ». Figure 2 : exemple de description pédagogique d’un module de formation (MTS3, DUT GIM) Un stage en milieu industriel d’au moins 10 semaines complète cette formation. Il a pour but de confronter l'étudiant(e) aux fonctions de technicien(ne) supérieur(e) au sein d’une organisation d’entreprise. Trois modules de projets tutorés sont conduits par les étudiant(e).s, en petits groupes. Les thèmes sont généralement fournis par des entreprises du territoire ou des laboratoires. Ceux-ci peuvent aussi s’inscrire dans des compétitions inter-départements (Cf. exemple développé plus loin de GIMEOLE), inter-IUT ou nationales. Les trois modules s’enchaînent afin d’aborder toutes les étapes de la conception d’une solution technique, d’une méthode ou d’un outil, à sa validation et sa mise en œuvre, notamment dans le cadre du suivi, de la surveillance et de la maintenance d’un équipement ou d’une installation. En tant que formation dans un IUT, le DUT GIM présente différentes spécificités : • enseignements qui peuvent ê tre adaptés aux orientations industrielles locales. Ces adaptations, laissées libres à chaque département, peuvent ê tre définies en concertation avec les professionnel(le)s du territoire dans le cadre de leur participation et peuvent atteindre 20 % du volume horaire global de la formation. • plusieurs modules tout au long de la formation permettent d’aborder les questions de la sécurité, de l’environnement et du développement durable. Les problématiques de développement durable sont également traitées au sein de plusieurs modules. En effet, les actions de maintenance sont susceptibles, par exemple, d’améliorer le bilan carbone de l’entreprise (efficacité énergétique des procédés et utilités) ou la durabilité des équipements et installations. • d’autres modules permettent à l'étudiant(e) d'acquérir les connaissances nécessaires dans les domaines de la législation, de l'approche économique, de la propriété industrielle mais aussi de la gestion de projets. • développement de l'autonomie en matière d'apprentissage grâce au tutorat et à l'innovation pédagogique. La formation de l’étudiant(e) aux techniques d’auto- apprentissage et de recherche d’informations est nécessaire pour assurer une bonne efficacité de cette approche. Ainsi, les modalités pédagogiques innovantes nommées « Apprendre Autrement » peuvent prendre, à titre d’exemple, la forme de visites d’entreprises ou d’installations, de rencontres avec des professionnels, de participations à des forums ou salons sur les métiers, de recherches sur des thèmes scientifiques ou techniques, d’utilisation de cours en ligne MOOC et plateformes d’enseignement à distance (plateformes de e-learning « Moodle » via l’ENT ou « IUT_en_ligne » par ex.), etc. • un projet personnel et professionnel (PPP), développé au cours des deux ans, qui doit permettre à l’étudiant(e) de se faire une idée précise des métiers de la spécialité Génie Industriel et Maintenance et de ce qu’ils nécessitent comme aptitudes personnelles. Il doit amener l’étudiant(e) à mettre en adéquation ses souhaits professionnels immédiats et futurs, ses aspirations personnelles, ses capacités et ses manques afin de concevoir un parcours de formation cohérent avec le ou les métiers visés. • des enseignants aux profils variés : issus du secondaire, enseignants-chercheurs, Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 23 professionnels ou CDI/CDD ayant ou ayant eu une activité professionnelle en relation avec la spécialité enseignée. • des liens avec des universités étrangères : échanges d’étudiants, semestre à l’étranger, intervention d’enseignant(e).s d’universités partenaires, projets communs, ... 3.3. Le BTS Maintenance des Systèmes Ce BTS, issu de la rénovation des BTS MI (maintenance industrielle) et FEE (fluides, énergies et environnement) intègre 3 options : systèmes de production, systèmes énergétiques et fluidiques et systèmes éoliens. En fonction de la taille et de l’organisation de l’entreprise industrielle, le/la titulaire du BTS prend en charge, au-delà de son ro ̂ le de technicien(ne) de terrain, l’organisation des interventions et le dialogue avec les intervenant(e)s extérieur(e)s. Il/elle intervient notamment sur les équipements et installations qu’ils soient regroupés sur un mê me site ou qu’ils soient répartis sur un territoire. Figure 3 : exemple de description d’activité et de tâche professionnelle (BTS MS) Bien que le cœur de métier du/de la technicien(ne) MS mobilise des compétences et des savoirs communs, les activités et ta ̂ ches professionnelles ne sont pas intégralement identiques dans les trois options (systèmes de production, systèmes énergétiques et fluidiques, systèmes éoliens). Une adaptation de la formation et de la certification à la spécificité technique de chaque domaine a été retenue afin de répondre aux exigences de la maintenance de ces systèmes au travers d’un BTS à trois options. Le référentiel est bâti autour d'un socle commun de compétences et d’une approche pluri-technique des systèmes. Sa structure est organisée à partir des activités et ta ̂ ches professionnelles visées desquelles découlent les compétences professionnelles, elles mêmes décrites en savoirs et savoirs-faire (Cf. fig. 3 et fig. 4). Figure 4 : exemple de description de la compétence C2 (BTS MS) Les savoirs sont décomposés en savoirs et savoir- faire technologiques (Cf. fig.5 et fig.6) et fondamentaux (culture générale et expression, anglais, mathématiques et physique-chimie) décris précisément dans le référentiel de formation. Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 24 Figure 5 : relations tâches-compétences-savoirs technologiques (BTS MS) Figure 6 : exemples de savoirs à aborder en fonction de l’option du BTS MS Ici aussi, un stage en entreprise d’une durée de 10 semaines est prévu (4 semaines en fin de première année / 6 semaines lors du premier semestre de deuxième année). Par ailleurs, en parallèle des questions d’évaluations détaillées dans les textes officiels, ces derniers présentent également les démarches et l’organisation pédagogiques innovantes qu’il est nécessaire de mettre en oeuvre au sein de l’équipe pédagogique et de l’établissement pour attendre les objectifs de formation. Des poursuites d’études sont possibles, principalement en licences professionnelles pour se spécialiser ou en école d’ingénieur. Dans ce dernier cas, le passage par une CPGE ATS est alors souvent nécessaire. 4. Zoom sur le concours inter-départements GIMEOLE (DUT GIM) 4.1. Présentation Créé à l’initiative de l’équipe pédagogique du département GIM (Génie Industriel et Maintenance) de l’IUT de Cherbourg en 2008, le concours GIMEOLE (www.gimeole.fr) accueille tous les ans près de 150 étudiant-e-s venus de toute la France. Le 16, 17 et 18 mars dernier, les équipes, issues des différents départements GIM de France, ont eu la possibilité de confronter les éolienne urbaines qu’ils ont conçues, fabriquées et testées au cours de l’année. Le but du concours est de concevoir et fabriquer un aéro- générateur le plus performant possible, tout en respectant un ensemble de contraintes liées à son utilisation en milieu urbain. Aussi, le classement général prend évidemment en compte la quantité d’énergie produite (50 % des points) mais aussi de nombreux critères complémentaires. C’est la deuxième année consécutive que Roanne accueille le concours et met donc à disposition sa soufflerie aérodynamique permettant de reproduire des vents urbains à la fois laminaires et/ou très perturbés et ce, avec deux veines indépendantes : • la veine principale (veine 1) génère un flux d’air de 0 à 80 km/h, relativement laminaire, • la veine secondaire (veine 2) génère un flux d’air de 0 à 40 km/h, très perturbé (sortie de ventilateur). Seulement deux souffleries de ce type existent en France actuellement (Cf. figure 7). Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 25 Figure 7 : vue 3D de la soufflerie Les éoliennes sont placées dans la zone d’essai sur un pied pouvant pivoter à 360° et ce, dans les deux sens (Cf. fig. 8 et fig. 9). Lors des différentes manches, les intensités des deux flux d’air sont variables, permettant de simuler des changements rapides d’orientation du vent. La rotation du pied permet de ne pas favoriser un co ̂ té de l’éolienne par rapport à un autre. Figures 8 et 9 : lors d’une manche du concours et au cours de la mise en place d’un aérogénérateur urbain en soufflerie par l’équipe de Blagnac. A aucun moment la partie mécanique de l’éolienne ne doit pouvoir sortir d’un cube de 780mm de co ̂ té (orientation libre), centré sur l’axe vertical central de la zone d’essai. L’ensemble des composants électriques et électroniques peut ê tre réparti à la fois dans le volume dédié à la base (780 x 780 x 400) mais aussi dans le cube dédié à la partie mécanique (turbine principalement). Avant de pouvoir accéder à la zone d’essai, chaque éolienne doit passer par le stand du contro ̂ le technique pour vérifier la conformité de l’éolienne (sécurité, respect du règlement et de la catégorie choisie). Les éoliennes doivent fournir l’énergie produite à une charge électrique équipée d’un dispositif de mesure de courant, de tension, de puissance, et d’énergie. Lors des épreuves, chaque éolienne sera successivement soumise aux deux types de charge suivants : • charge en I1/2 : charge se rapprochant de la caractéristique tension/courant idéalement bien adaptée aux éoliennes et pour laquelle la tension est proportionnelle à la racine carré du courant, • charge 48V : charge équivalente à une batterie 48V vue à travers un redresseur. Lors de chaque manche officielle, toutes les éoliennes sont soumises au mê me cycle de vent. Ce cycle comporte les phases suivantes : • Phase 1 : vents théoriques o pied pivotant (180° dans les deux sens) o charge en I1/2 o montée progressive du vent de 10 à 80 km/h puis stabilisation à 40 km/h o durée 60 s Cette phase permet de tester différents paramètres de l’éolienne, notamment sa vitesse d’accroche et son fonctionnement à vitesse maximale et stabilisée, avec un flux laminaire et un flux très légèrement perturbé. • Phase 2 : vents réels o pied pivotant (180° dans les deux sens) o charge en 48V o durée 180 s o profil très varié simulant des vents perturbés : vents forts, vents faibles, vents moyens, phases montantes, phases stationnaires, phases descendantes, série de rafales de vent, alternance entre la veine 1 et la veine 2, o lors des dix dernières secondes, l’éolienne est testée avec la soufflerie à vitesse maximale (« crash-test »). Cette phase permet de tester le comportement des éoliennes en milieu urbain. La répartition des vitesses de vents (hors phase de « crash-test ») suit approximativement la répartition des vents observés dans la nature (loi de Rayleigh avec une vitesse moyenne de 40 km/h). • Phase 3 (facultative) : essai de freinage A la demande de l’équipe, un essai de freinage peut ê tre réalisé. Le but est de tester la mise en sécurité de l’éolienne en cas de vent trop fort. La soufflerie génère Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 26 un flux d’air de vitesse maximale (80 km/h) et l’éolienne doit réagir en se plaçant en mode « sécurité » (arrê t total ou limitation de la vitesse) soit de manière automatique soit par intervention manuelle. Pour les éoliennes qui réussissent cet essai, un bonus sera apporté au critère « fiabilité ». A partir de l’édition 2018, le concours introduit deux catégories : • catégorie « ultimate » : l’équipe doit avoir conc ̧ u et réalisé entièrement l’éolienne, aussi bien les parties électrique, électronique, mécanique que la turbine et les pales Aucun gros constituant de l’éolienne ne doit ê tre une copie ou une amélioration d’un gros constituant d’une éolienne du commerce. L’équipe doit ê tre capable d’expliquer le travail réalisé et de valoriser la création de l’éolienne de A à Z. • catégorie « open » : cette catégorie est moins restrictive. Sont autorisées l’utilisation de génératrices du commerce ainsi que la copie ou l’amélioration de gros constituants d’éoliennes du commerce (turbine ou électronique de régulation par exemple). L’équipe doit ê tre capable d’expliquer le travail réalisé et de valoriser les améliorations apportées. Pour plus d’informations, on trouvera sur le site www.gimeole.fr tous les classements par critère ainsi que le descriptif détaillé des activités organisées durant le concours 2017 (livret d’accueil avec animations, défis, phase du concours, planning...). On y trouvera aussi le règlement du concours GIMEOLE 2018 regroupant toutes les informations relatives à la soufflerie, aux charges, aux phases d’essai et aux critères qui seront utilisés par les jurys. 4.2. Intérêt du concours GIMEOLE pour la formation de technicien(ne)s supérieur(e)s (DUT GIM) L’intérêt d’un tel événement au cours de la formation de nos jeunes technicien(ne)s supérieur(e)s réside dans le fait de pouvoir les confronter, sur un même support technique et sur une période plus ou moins longue (fin S2 et/ou S3 et/ou début S4), à différents aspects de l’étude d’un système pluri- technologique : - conception, fabrication et essais : les critères « performance » (énergie totale fournie en phase 1 et en phase 2 - meilleur total sur les deux essais), « innovation » (par rapport aux éoliennes du commerce, par rapport aux autres éoliennes présentées, par rapport aux éoliennes du mê me département les années précédentes), « vitesse d’accrochage » (pour le premier watt produit en phase 1), « intégration urbaine » (esthétique, design, finitions, nuisances sonores, sécurité) ainsi que les prix spéciaux « génératrice » et « écoconception » poussent les étudiant-e-s à imaginer des solutions techniques innovantes, basées sur des principes nouveaux ou sur des idées ou solutions existantes ainsi qu’à envisager les moyens de fabrication et d’essai nécessaires. Une recherche bibliographique relative aux principes physiques, l’étude des aérogénérateurs réalisés depuis une dizaine d’années (Cf. paragraphe 4.3.) voire l’étude de solutions industrielles commercialisées peuvent servir de socle de base à l’élaboration de l’aérogénérateur. La mobilisation des connaissances et compétences acquises dans les différents modules d’enseignement de la formation permet alors de renforcer auprès de l’étudiant(e) l’intérêt pour la formation qui se veut pluridisciplinaire du point de vue technologique. - génie industriel : le prix spécial du « génie industriel » permet de valoriser la gestion du projet (planification, ressources, répartition des tâches, pilotage ...), l’organisation des tâches de conception, de fabrication et d’essais ainsi que les choix de procédés qui auront été faits par l’équipe pour aboutir au prototype pour le concours et, pourquoi pas, à un aérogénérateur facilement industrialisable en petite série. Le groupe d’étudiant(e)s assure alors la maîtrise d’oeuvre du projet selon le cahier des charges fourni (règlement du concours) et peut ainsi développer, dans ce cadre, les connaissances et compétences visées par la formation. - maintenance et fiabilité : les critères « fiabilité » (pannes ou défaillances pendant le concours, solidité, tenue aux intempéries, système de freinage) et « maintenance » (intégration de capteurs à l'éolienne, traitement-communication des informations à l'usager, documents - gammes de montage-démontage, de maintenance, etc..) permettent de s’assurer que, dans le cadre de l’exploitation de l’aérogénérateur (durant le concours principalement mais aussi durant les phases d’essai pré-concours si possible), l’équipe a pris en compte et considéré les différents aspects de la maintenance (corrective, préventive voire prédictive et de la « sûreté de fonctionnement » de son système). Nous sommes là aussi au cœur de la formation et le cadre du ré- investissement des contenus abordés en classe et des compétences acquises est idéal. - communication : Enfin, le critère de « communication » (présentation multimédia, pages internet dédiées sur le site www.gimeole.fr, poster technique, documents complémentaires, gestion du stand, présentation orale au jury, …) permet aux étudiant(e)s de synthétiser les informations relatives à leur production et de mettre en avant leurs solutions et organisations auprès des jurys et des visiteurs. Il s’agit là d’un aspect important car ces données, ainsi capitalisées, permettent à chaque équipe d’avancer d’une année sur l’autre en sachant ce Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 27 que leurs aîné(e)s ont réalisé et quels résultats ils/elles ont obtenus les années précédentes. Véritable outil de promotion de la formation, GIM’EOLE est aussi une vitrine des connaissances et savoir-faire acquis par les étudiant-e-s au cours de leur formation. Le choix, la réalisation et la mise en œuvre des différentes solutions technologiques dont sera constitué le système pluri-technologique permet de placer l’étudiant(e) en situation d’apprentissage par l’action et les essais selon une démarche itérative et qui plus est, dans le cadre d’un travail collaboratif et organisé par le pilote du projet. Ces actions peuvent être menées dans le cadre des modules de projet tuteuré (Cf. PPN DUT GIM). Certains départements, comme celui de Saint-Denis (Cf. fig. 10), ont poussé les étudiant(e)s à créer leur association étudiante pour financer le projet et permettre la mise en place d’une réelle dynamique en dehors des heures de présence obligatoire (travail sur l’éolienne aux pauses, le jeudi après-midi et en soirée). La nature de l’objet technique à réaliser et à exploiter n’est pas pour rien dans la motivation des participant(e)s au concours et la grande majorité d’entre eux/elles parviennent sans mal à valoriser cette expérience dans les jurys d’admission en école d’ingénieur ou en licence professionnelle. Enfin, l’ouverture que permet ce projet sur les problématiques de sécurité, de développement durable et d’accès à l’énergie est plus qu’appréciée par les étudiant-e-s mais aussi par les lycéen(ne).s et les organismes financeurs. Figure 10 : photo de l’équipe de St-Denis 2 (GIM’Eole 2017). Retrouvez la vidéo de l’aventure des équipes de St- Denis lors du concours 2017 sur : https://www.univ- paris13.fr/departement-genie-industriel-et-maintenance-gim- concours-gimeole/ 4.3. 10 ans d’innovation à GIMEOLE Au cours des 10 éditions du concours, nombreux ont été les prototypes mettant en œuvre des principes, des constituants, des matériaux et des procédés de fabrication originaux et pertinents. Quelques exemples sont donnés ici : • 2008 : pour la première édition du concours les éoliennes sont principalement de type Savonius (ex. : Cherbourg qui remporte la première édition du concours). Les éoliennes de type Savonius fonctionnent selon le phénomène de trainée : le vent pousse les pâles. Ces éoliennes génèrent un couple important et démarrent seules, même avec des vents assez faibles. Après le concours, cette éolienne a été installée à proximité de l’IUT de manière à produire de l’électricité qui sert à recharger des vélos électriques. • 2009 : Schiltigheim présente une éolienne innovante à 8 pales textiles, avec une génératrice entièrement « faite maison ». Epinal réalise une éolienne entièrement en bois. Durant les dix ans du concours GIMEOLE, de nombreuses éoliennes ont été réalisées soit avec des matériaux écologiques soit avec des matériaux de récupération (éoliennes « zéro euro »). • 2010 : plusieurs équipes présentent des turbines à très bas coût, réalisées entièrement à partir de matériaux de récupération (vieilles roues de vélo, vieux bidons métalliques ou tubes PVC pour Perpignan). Pour la première fois des éoliennes « mixtes » (Savonius et Darrieus intégrées dans la même éolienne) sont présentées au concours. • 2011 : Saint-Denis présente un concept innovant d’éolienne-drapeau : un drapeau qui flotte au vent entraîne une génératrice linéaire. Cette éolienne a été très délicate à mettre au point et à fiabiliser. Différentes évolutions ont été présentées trois ans de suite au concours. • 2012 : Saint-Nazaire présente une éolienne originale fabriquée à partir d’une voile, de tiges de bambou et de cordes pour la structure. La voile servait à canaliser le flux d’air, pour le concentrer sur une turbine de taille réduite qui produisait l’énergie. Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 28 Figure 11 : photo de la turbine de Bayonne (2013) • 2013 : Tulle présente une éolienne dont les pales s’orientent de manière dynamique avec le vent. Le pilotage des pales est effectué sans électronique, grâce à un système de chaînes. Bayonne présente une éolienne à la forme originale, obtenue à l’aide de plusieurs plaques de tôle qui ont été roulées, de manière à obtenir une turbine de type Savonius (Cf. fig.11). • 2014 : Roanne présente une éolienne munie d’un bouclier. La forme particulière du bouclier, mise au point par essais successifs en soufflerie, fait qu’il se positionne de manière dynamique en fonction de la direction du flux d’air afin de masquer les pâles qui remontent au vent et ce, sans avoir besoin de le piloter. Les gains estimés sont entre 10 et 40% selon le type de turbine avec lequel il est associé. C’est une évolution qui vient améliorer le concept présenté en 2013 qui avait alors permis à l’équipe de Roanne de gagner. • 2015 : en 2014 l’éolienne de Perpignan avait déjà été très performante mais avait ..(e)xplosé ! En 2015, la fiabilité a été améliorée et les pales en forme d’anneau de la turbine renforcées, ce qui a leur a permis de remporter le concours. Ce type d’éolienne, à axe horizontal, est bien adapté aux vents réguliers des campagnes, mais moins aux vents perturbés des zones urbaines. Sur ce prototype, le manque d’efficacité lorsque le vent change de direction est compensé par une puissance instantanée importante (1000W à 80 km/h). Pour la première fois l’impression 3D est utilisée par Cherbourg pour réaliser les pales d’une éolienne de type Darrieus. Un prototype d’éolienne est présenté (hors-concours) qui produit de l’énergie uniquement grâce à des éléments piézo- électriques. • 2016 : l’éolienne de Saint-Denis, de type Darrieus, remporte l’édition 2016. Ses pales, son pied et même sa génératrice sont réalisés en bois. La génératrice, très performante, a été mise au point par les étudiant-e-s grâce aux moyens d’essais (petite soufflerie, équilibreuse, charge électrique, ...) de leur GIM’lab. Les éoliennes à axe vertical sont insensibles aux changements de direction du vent et sont donc bien adaptées aux vents perturbés des villes. Plusieurs équipes ont travaillé sur l’implantation de systèmes de supervision permettant de contrôler le fonctionnement de l’éolienne à distance. • 2017 : Roanne présente une éolienne (hors-concours) dont la turbine a été fabriquée en un seul bloc par une imprimante 3D de grand format. 5. Conclusion Bien que moins connues que leurs homologues des domaines spécifiques de la conception électrique (BTS SN ou électrotechnique, DUT GEII), mécanique (BTS CPI ou CPRP ou CRSA ou DUT GMP) ou thermique (BTS FED ou DUT GTE), les formations menant au DUT GIM et au BTS MS méritent une plus grande audience auprès des jeunes lycéens et lycéennes, voire des enseignan(e)s de SII et des professionnel(le)s de l’orientation. Bien que concernant une autre étape du cycle de vie de l’équipement ou de l’installation (l’exploitation et le maintien en conditions opérationnelles) que les formations citées précédemment, leur caractère pluridisciplinaire ouvrent de nombreuses possibilités d’évolutions professionnelles et personnelles aux titulaires. 6. Ressources et liens • (1) Les métiers en 2022 (http://www.strategie.gouv.fr/publications/met iers-2022) • Association Française des Ingénieurs de Maintenance (AFIM) et « réseau maintenance francophone » (http://www.afim.asso.fr). • « Maintenance Expo » et le 28ème forum francophone de la maintenance (Afim) : 27 au 29 mars 2018 - Parc des expositions de Paris Nord Villepinte. • Revue « Maintenance & Entreprise - les services à l'industrie » apporte l'information indispensable dans tous les secteurs clés de l'industrie où la maintenance constitue une Formations de technicien(ne)s supérieur(e)s en maintenance industrielle La Revue 3EI n°90 Octobre 2017 Thème 29 fonction stratégique (http://www.maintenance-entreprise.com ) • Revue « Production Maintenance » est le magazine d’information professionnelle de référence sur la maintenance et la prévention des risques (http://www.production- maintenance.com ) • Techniques de l’Ingénieur (http://www.techniques-ingenieur.fr/base- documentaire/genie-industriel- th6/maintenance-ti095/) : 64 articles sur 4 rubriques (Fonction stratégique de la maintenance / Méthodes et management de la maintenance / Mise en œuvre de la maintenance / Soutien de maintenance). • Quelques normes françaises relatives à la maintenance (AFNOR) : ◦ NF X60-000 Avril 2016 : Maintenance industrielle - Fonction maintenance ◦ NF EN 15341 Juin 2007 : Maintenance - Indicateurs de performances clés pour la maintenance ◦ NF X60-027 Août 2013 : Maintenance - Processus maintenance et indicateurs associés ◦ NF EN 13460 Octobre 2009 : Maintenance - Documentation pour la maintenance ◦ NF EN 13306 Octobre 2010 : Maintenance - Terminologie de la maintenance ◦ NF EN 15628 Octobre 2014 : Maintenance - Qualification du personnel de maintenance ◦ FD X60-090 Juillet 2011 : Maintenance - Critères de choix du type de contrat de maintenance - Contrat de moyens - Contrats de résultats ◦ … • Programme Pédagogique National du DUT Génie Industriel et Maintenance (http://www(e)nseignementsup- recherche.gouv.fr/cid53575/programmes- pedagogiques-nationaux-d.u.t.html#nouveaux- programmes-DUT-categories) • Référentiel BTS Maintenance des Systèmes (http://eduscol(e)ducation.fr/sti/sites/eduscol(e )ducation.fr.sti/files/textes/formations-bts-bts- maintenance-des-systemes-ms/3950- referentiel-bts-ms_0.pdf) et Repères pour la formation BTS Maintenance des Systèmes (http://eduscol(e)ducation.fr/sti/sites/eduscol(e )ducation.fr.sti/files/textes/formations-bts-bts- maintenance-des-systemes-ms/5239-reperes- pour-la-formation-bts-ms-30112014.pdf) • Séminaire national BTS Maintenance des Systèmes des 13 et 14 novembre 2014 : (http://eduscol(e)ducation.fr/sti/seminaires/se minaire-national-bts-maintenance-des- systemes). • Fédération des Services Energie Environnement (http://www.fedene.fr) • Syndicat des Energies Renouvelables (http://www(e)nr.fr) • Confédération Française pour les Essais Non Destructifs (http://www.cofrend.com) • Revue l’Usine Nouvelle (http://www.usinenouvelle.com/recherche=ma intenance ) • EDUSCOL STI – ressources pédagogiques pour STS MS : http://eduscol(e)ducation.fr/sti/ • IUT en ligne – ressources pédagogiques pour les enseignements en IUT : http://www.iutenligne(ne)t/ • site national de ressources du DUT GIM : http://www.iutgim.org/ • site du concours national étudiant GIMEOLE : www.gimeole.fr