Agrégation externe SII - 2021 - Option SII et ingénierie électrique - Épreuve de modélisation

Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie électrique

Support : Maintenance prédictive

Présentation du système :

Jusqu’à un passé récent, le maintien des systèmes industriels faisait appel à 2 types de maintenances complémentaires : la maintenance préventive et la maintenance corrective. Désormais, avec l’avènement de l’industrie 4.0, la maintenance se retrouve entièrement intégrée aux systèmes de production : ce ne sont plus les équipes de maintenance qui décident des dates des interventions de maintenance préventive, mais les systèmes de production eux-mêmes.

Il s’agit donc désormais d’effectuer les opérations de maintenance juste avant que le système de production ne tombe en panne, d’où la terminologie employée : maintenance prédictive (que l’on appelle également maintenance 4.0).

Ces derniers sont pour cela équipés de capteurs assurant la surveillance d’un certain nombre de paramètres physiques (température, pression, vibrations, …).

Une solution technologique consiste à connecter les différents capteurs en réseau et à en effectuer la surveillance à l’aide d’un logiciel de supervision.

Le constructeur d’équipements électroniques Éolane, en partenariat avec la société Cartesiam AI spécialisée dans le domaine de l’Intelligence Artificielle, propose un dispositif de maintenance prédictive destiné à surveiller à distance le fonctionnement de dispositifs industriels équipés de machines tournantes (pompes, compresseurs, convoyeurs, groupes froid, machines-outils, …).

Le principe consiste à fixer sur chaque machine à surveiller, un équipement de surveillance dénommé « Bob Assistant ».

Travail demandé

On s’intéresse à l’une des technologie IoT fréquemment utilisée : la technologie LoRaWAN. Ce sujet comporte 5 parties indépendantes :

• Partie A : Mesure des vibrations et de la température
  • Objectif : étudier la solution technologique permettant d’acquérir les informations
• significatives de la température et des vibrations.
• Partie B : Détermination de l’empreinte vibratoire
  • Objectif : étudier la solution technologique permettant de déterminer :
    • EMP_VIB(f), l’empreinte vibratoire à laquelle le « Bob Assistant » est soumis ;
    • EMP_VIB(f0)|max, la valeur maximale de cette empreinte vibratoire ;
    • f0, la valeur de la fréquence pour laquelle l’empreinte vibratoire est maximale.
• Partie C : Modélisation du procédé de modulation LoRa
  • Objectif : Proposer un modèle permettant de synthétiser un modulateur LoRa.
• Partie D : Modélisation du procédé de démodulation LoRa
  • Objectif : proposer un modèle permettant de synthétiser un démodulateur LoRa
• Partie E : Transmission du rapport de fonctionnement par voie radio
  • Objectif : Étudier, après avoir modélisé le fonctionnement d’un modulateur et d’un démodulateur radio LoRa, la solution technologique mise en œuvre dans le cadre du « Bob Assistant », assurant toutes les 3 heures, la transmission par voie radio du rapport de fonctionnement au serveur de réseau.