Groupe CESI Rapport d'activités de recherche 2014-2015 - CESI Recherche
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Groupe CESI
Rapport d’activités de recherche 2014-2015
1
© Ariane Hurard
SOMMAIRE
TABLE DES MATIERES
La recherche au cesi 5
La stratégie 6
Moyens humains 8
1. ORGANIGRAMME DE LA RECHERCHE 8
2. LA CHAIRE CISCO-CESI « INDUSTRIES ET SERVICES DE DEMAIN » 8
3. LES EQUIPES 10
Moyens matériels 11
1. PLATEFORME DE RECHERCHE ET D’INNOVATION EN « PERFORMANCE INDUSTRIELLE » 11
1.1. Mise à disposition d’espaces d’échanges pour les partenaires industriels.............................. 11
1.2. Dispositifs d’animation ............................................................................................................. 16
2. LES FABLABS 17
Présentation structurelle et axes de recherche 19
1. LES AXES DE RECHERCHE 19
1.1. Matériaux et habitat durable .................................................................................................. 19
1.2. Innovation, management et outils ........................................................................................... 20
1.3. Performance Industrielle et outils associés.............................................................................. 20
1.4. Informatique, objets connectés, environnements augmentés et modèle de données ........... 21
1.5. Environnements d’apprentissage ............................................................................................. 22
2. LES LABORATOIRES 22
2.1. LIEA – Laboratoire d’Ingéniérie des Environnements d’Apprentissage ................................... 22
2.2. IRISE – Institut de REcherche en Innovation et Sciences de l’Entreprise ................................. 25
2.3. LUSINE – Laboratoire sur les USages Informatiques et Numériques DE L’Entreprise.............. 27
2
3. LA FORMATION DOCTORALE (THESES) 29
3.1. Soutenance de thèse: ............................................................................................................... 29
3.2. Thèses en cours ........................................................................................................................ 30
Les perspectives 33
1. EVALUATION HCERES 33
2. LABEL CRT 33
3. CHAIRE CISCO 34
4. DEMONSTRATEUR USINE DU FUTUR 34
5. DEMONSTRATEUR BATIMENT DU FUTUR 35
6. PROJETS EN CONSTRUCTION 36
Les publications 41
1. PUBLICATIONS AU SEIN DES LABORATOIRES DE RECHERCHE 41
2. PUBLICATIONS ELEVES/STAGIAIRES DANS LE CADRE DE CONFERE 49
3
Ont contribué à la rédaction de ce rapport :
Pr Belahcène Mazari, Directeur Recherche et Innovation du Groupe CESI
Pr Anne Louis, Responsable Recherche et Innovation Nord-Ouest
Pr David Baudry, Directeur laboratoire LUSINE
Pr Bernard Blandin, Directeur laboratoire LIEA
Chantal Hurard, Responsable des programmes collaboratifs
Pr Stéphanie Buisine, Responsable de l’axe Innovation, management et outils
Dr Karim Beddiar, Responsable de l’axe matériaux et habitat durable
4
LA RECHERCHE AU CESI
L’histoire du CESI commence en 1958, quand Bien conscient également que le CESI joue un
plusieurs grandes entreprises industrielles posè- rôle primordial dans la société dans laquelle
rent les bases de ce qui allait devenir le premier nous vivons et que nous partageons, la re-
organisme de formation d’enseignement supé- cherche au CESI souhaite apporter sa contribu-
rieur par l’apprentissage. Même si les mots de tion à la réponse aux nombreux défis scienti-
compétences et compétitivité étaient beaucoup fiques, technologiques, environnementaux et
moins usités et a fortiori employés à la fin des sociétaux de notre temps afin de construire du-
années 60, cette organisation répondait déjà à rablement notre avenir.
nos deux objectifs actuels: l’appui aux individus,
pour leur permettre de monter en compétences
par le biais de formations diplômantes, et le
soutien aux entreprises, pour les aider à déve-
lopper leur compétitivité, qu’elle soit issue de la
montée en compétences de leurs salariés ou des
services technologiques et méthodologiques
proposés.
Si l’offre est plus variée et le groupe bien élargi,
ces deux objectifs sont toujours déclinés au CESI
aujourd’hui. La recherche développée au sein du
groupe n’y fait pas exception, et elle s’attache à
répondre, d’une part, à la montée en compé-
tences des individus et donc à s’adosser aux
formations, et d’autre part, à développer la
compétitivité des entreprises partenaires ou non
Pr Bélahcène MAZARI, Directeur Recherche et In-
du CESI et l’attractivité des territoires sur les-
novation du groupe CESI
quels elles opèrent.
5
LA STRATEGIE
Le CESI est un organisme de formation, très proche des entreprises et opérant au cœur de leurs
métiers, qui a développé depuis l’origine une méthodologie particulière d’appréhension de leurs
problématiques qui le différencie des autres acteurs de la formation et de l’innovation.
Conscient que les activités liées à la recherche et à l’innovation ne se développeraient harmonieu-
sement que si elles étaient intégrées dans le fonctionnement et les enseignements de l’école, le
CESI a développé et structuré cette recherche en lien avec ses partenaires industriels et institu-
tionnels, tout en renforçant l’exposition des élèves ingénieurs à ces activités.
Ne pouvant bien évidemment pas tout couvrir, la recherche au CESI s’est attachée à répondre à
deux des principaux besoins de notre société qui portent une grande part de responsabilité dans
nos modes de vie et de consommation : l’organisation du travail, avec l’Usine du Futur (usine dans
son sens très large) et l’organisation des lieux de vie, avec le Bâtiment du Futur, qui sont des
éléments cruciaux pour l’organisation de notre société. Les projets du CESI vont donc s’organiser
autour d’un Living Lab « Usine du futur » et d’un démonstrateur « Bâtiment du futur ». Deux
régions se sont organisées pour porter ces plateformes et essaimer vers l’ensemble du groupe : la
région Nord-Ouest, centre de Rouen, pour l’Usine du Futur, et la région Ile-de-France, centre de
Nanterre, pour le Bâtiment du Futur.
Ces deux plateformes servent d’adossement recherche à la pédagogie et abordent 5 axes, dont 4
sont en lien direct avec le contenu des formations CESI, le cinquième concernant la forme des
dispositifs CESI :
Matériaux et Habitat durable
Innovation, management et outils
Performance Industrielle et outils associés
Informatique, objets connectés, environnements augmentés et modèle de données
Environnements d’apprentissage
Pour atteindre les deux objectifs principaux identifiés cités plus haut, à savoir le développement
des compétences des individus d’une part et de la compétitivité des entreprise d’autres part, la
recherche CESI va organiser ses moyens humains au sein de 3 laboratoires qui couvrent l’ensemble
des axes de réponse identifiés actuellement. Pour un portage cohérent, la recherche au CESI
fonctionne au travers de projets, principalement partenariaux, qui lui donnent les moyens de ses
actions.
LIEA : Environnements d’apprentissage, pédagogie et développement de compétence(s)
IRISE : Outils d’aide à la décision, modélisation et maintenance
LUSINE : Outils numériques et usages
6
Par ailleurs, notre partenaire et leader mondial de la connectivité réseau pour Internet, Cisco, qui
contribue à transformer la façon dont les gens se connectent, communiquent, apprennent et
collaborent, est convaincu de l’importance de former des professionnels ayant conscience des
enjeux liés à l’innovation, notamment dans le secteur des technologies de l’information et de la
communication. A cette fin, Cisco souhaite mettre son expertise à disposition du Cesi. Dans le
cadre d’un partenariat Cisco-Cesi, une nouvelle chaire d’enseignement et de recherche dédiée
« aux industries et services de demain » a donc été créée. Des antennes sont envisagées dans nos
différentes régions.
2014 a également vu l’installation des Fablabs dans les différents centres (12 actuellement) ; ces
équipements serviront au-delà de la pédagogie à l’accompagnement des PME du territoire. Les
objectifs au sein du CESI sont d’accompagner les projets de nos élèves de l’EI, EXIA et de CESI
Entreprise dans le cadre de leurs formations et notamment de la pédagogie par projets, d’apporter
un appui aux formations proposant un parcours dédié à l’innovation et d’être un démonstrateur
pour nos manifestations. Le CESI est également équipé d’un Fablab mobile dans la région Haute-
Normandie.
Enfin, la première réunion du Conseil d’Orientation Scientifique du CESI défini et mis en place en
2014 s’est tenue le 7 juillet 2015, avec plus de 30 membres industriels, académiques, nationaux et
internationaux qui ont accepté de guider et d’accompagner le CESI dans le développement de sa
recherche.
7
MOYENS HUMAINS
1. ORGANIGRAMME DE LA RECHERCHE
Direction Nationale de la Recherche et de Assistante de direction
l'Innovation Christine TSAFACK
Bélahcène MAZARI
Programmes collaboratifs
Directions Nationales des Laboratoires de Recherche
Chantal HURARD
IRISE : Bélahcène MAZARI – Anne LOUIS
LIEA : Bernard BLANDIN
Transfert/innovation
LUSINE : David BAUDRY
Marie Astrid CAVROIS DESMIER
Déclinaison de la recherche dans les régions en cohérence avec la stratégie nationale
Région Nord Région Ile de Région Est Région Sud Région Ouest Région Sud
Ouest France Ouest Est
A. LOUIS K. BEDDIAR B. BENHATCHI C.VIAZZI S. DEGRES B. MOULIN
Figure 1 : Organigramme de la direction nationale
2. LA CHAIRE CISCO-CESI « INDUSTRIES ET SERVICES DE DEMAIN »
Après plusieurs années de collaboration dans le cadre de cursus d’enseignement et notamment de
l’académie CISCO, le CESI a logiquement renforcé son partenariat avec Cisco.
Tous deux soutiennent la formation professionnelle, l’enseignement supérieur, la recherche et
l’adéquation de ces actions au marché de l’emploi en collaborant pour la constitution d'une chaire
d’enseignement et de recherche Cisco-Cesi intitulée « Industries et services de demain». Ce
partenariat a été officiellement approuvé et signé dans les locaux de la société CISCO à Issy les
Moulineaux le 3 mars 2015.
8
Monsieur David BAUDRY, Directeur du Laboratoire sur les USages Informatiques et Numériques de
l’Entreprise (LUSINE) du groupe Cesi, a été nommé titulaire de la chaire. Il est Docteur-Ingénieur de
formation et habilité à diriger les recherches (HDR), ses thématiques de recherche portent sur les
réseaux de capteurs dans le domaine des bâtiments intelligents et sur la modélisation des données
et des systèmes complexes appliquée au PLM (Product Lifecycle Management) et à l’Usine du fu-
tur.
Objectifs de la chaire :
Les activités de la Chaire se structurent autour du thème des « Industries et services de demain ».
Dans cette optique, les projets mis en place auront pour objectif de développer différents aspects
de ce thème, incluant de manière non exhaustive les sujets suivants :
l’innovation numérique,
la fracture digitale,
la nécessité d’une instruction de base concernant les fondamentaux des technologies de
l’information et de la culture du numérique,
l’usine du futur,
les objets connectés,
les bâtiments, réseaux électriques et villes intelligents.
Cette Chaire comporte un volet formation avec pour objectif de contribuer à développer et à
mettre en œuvre de nouvelles formations et cours, du niveau technicien au niveau ingénieur, afin
de répondre aux évolutions technologiques et managériales telles que : la nécessité d’une instruc-
tion de base concernant les fondamentaux des technologies de l’information et de la culture du
numérique, le développement des smart grid ou encore la conduite du changement et leadership.
Le second volet de cette Chaire est dédié à la recherche avec la mise en place de travaux dans le
domaine de l’usine du futur, du bâtiment intelligent ou encore de la ville intelligente.
La Chaire veillera à suivre les buts stratégiques et la vision à long terme du CESI en tant qu'orga-
nisme de formation professionnelle, d'enseignement supérieur et de recherche, notamment via le
COS (Conseil d’Orientation Scientifique) et le comité de surveillance des programmes.
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3. LES EQUIPES
Enseignants-chercheurs
Philippe AGEORGES Philippe CORVISIER Bertrand MOULIN
Paul AYOUN Fabrice DUVAL Samira OUKFIF
Adriana BACILA Michel ESNAULT Daniela PESCHARD
Alexandra BADETS Stéphane GUICHARD Valérie POUPARDIN
Farid BAGUI (HDR) Hedi HAMDI Géraldine POUTOT
David BAUDRY (HDR) Jérôme HOLUIGUE Olivier SANDEL
Karim BEDDIAR Chantal HURARD M’Hammed SAHNOUN
Essia BELHADJ Vincent LEVORATO Yann SERREAU
Bernard BLANDIN (HDR) Anne LOUIS (HDR) Sylvain RISS
Amine BRAHMIA Belahcène MAZARI Céline VIAZZI
Stéphanie BUISINE (HDR) Mourad MESSAADIA Jean François YHUEL
Katia CORDEIRO MENDONÇA Pascal MIMERO
Ingénieurs de recherche Technicien Doctorants
Sylvain BLANVILLAIN Denis BRIANT Hichem BAATOUR
John DOWNES Sylvain MORINVAL Mohamed Amin BENATIA
Denis FROELIGER José ELOUNDOU
Elodie PILLON François GALINOU
Vincent HAVARD
Sara MAHDIKHAH
Yann SERREAU
Emmanuel ZILBERBERG
Andréa BOISADAN
Milija SIMLESA
Muriel DAVIES
10MOYENS MATERIELS
Les projets du CESI s’organisent autour de 2 démonstrateurs, « l’Usine du futur » et « le Bâtiment
du futur ». La région Nord-Ouest et son centre de Rouen portent l’Usine du Futur, et la région Ile-
de-France et son centre de Nanterre portent le Bâtiment du Futur. Elles essaimeront le modèle et
la méthodologie de ces démonstrateurs au fur et à mesure de la maturité recherche et innovation
des autres régions. Si le démonstrateur Usine du Futur est déjà largement en place à Rouen, le
démonstrateur Bâtiment du Futur en est encore au stade de mise en place et plus d’explications
sont apportées dans les perspectives.
1. PLATEFORME DE RECHERCHE ET D’INNOVATION EN « PERFORMANCE
INDUSTRIELLE »
Les premiers éléments du démonstrateur « Usine du Futur » ont été mis en place au sein de la pla-
teforme de recherche et innovation « Performance Industrielle » installée depuis 2013 sur le
centre de Rouen. Cette plateforme est structurée en 2 grands ensembles dédiés :
- pour l’un aux activités de transfert vers les entreprises et notamment les PME/PMI, afin de
les accompagner dans leurs projets à court terme d’innovation et d’optimisation de la
performance industrielle,
- et pour l’autre aux activités de recherche nécessaires à l’accompagnement de projets in-
dustriels de R&D sur les thématiques de la performance industrielle.
La plateforme est ouverte à tous les acteurs de toute filière industrielle intéressée, ainsi qu’aux
partenaires pédagogiques extérieurs au CESI. Outre son utilisation dans les programmes de
recherche menés par le CESI, elle offre aussi un accès au grand public lors de journées dédiées à la
démonstration de ses moyens, à la diffusion de la culture scientifique et numérique et à l’éveil de
vocations scientifiques chez les plus jeunes.
1.1. MISE A DISPOSITION D’ESPACES D’ECHANGES POUR LES PARTENAIRES INDUSTRIELS
La plateforme « Performance Industrielle » propose aux entreprises haut-normandes et en particu-
lier aux PME, une offre de service inter filières, globale, structurée et cohérente leur permettant
d’améliorer leur performance industrielle sur l’ensemble du cycle de vie des équipements indus-
triels.
La plateforme a donc été dimensionnée pour proposer aux entreprises :
Des espaces d’échanges, de mise en réseau sur des sujets tels que le lean manufacturing,
les outils d’amélioration de la production, les outils liés à l’innovation et au cycle de vie du
produit.
11 Formation, conseil, expertise dans les domaines de l’organisation et du management (Audit
et qualité, Accompagnement du changement, Gestion de projet) et dans les domaines
technologiques et de R&D (Aide à l’établissement du dossier crédit impôt recherche, Effica-
cité énergétique du bâtiment, Programmation d’automates/ automatisation).
Des ressources mutualisées très spécifiques à chaque métier ; certaines d’entre elles exis-
tent déjà en région normande dans des laboratoires de recherche ou dans des centres de
transfert de technologie, la plateforme pouvant dans ce cas jouer un rôle de relais vis-à-
vis de ces laboratoires
1.1.1. ESPACE DÉDIÉ RECHERCHE
Un espace dédié à la recherche a été mis en place par le CESI. Les locaux (cf. Figure 2) ont été
aménagés afin de permettre aux chercheurs, aux stagiaires et à toute personne impliquée dans la
recherche de travailler dans les meilleures conditions.
Figure 2 : Aménagement nouveaux locaux pour la recherche
1.1.2. LES FABLABS
Dans le cadre du projet plateforme performance industrielle, un FabLab mobile et un FabLab fixe
ont été mis en place. Le mot « FabLab » est la contraction de l'anglais « fabrication laboratory » ou
laboratoire de fabrication.
1.1.2.1. FABLAB MOBILE
Ce FabLab (cf. Figure 3) permet de proposer un moyen de prototypage rapide aux partenaires du
CESI. Les équipements sont installés dans un véhicule, facilement déplaçable donc, et contenant
tous les équipements nécessaires à la construction de nouveaux produits : une imprimante 3D,
une machine laser de découpe et de gravure et une machine d’usinage 3 axes. Au-delà de la
réalisation physique, ce Fablab mobile permet également de créer des modèles numériques grâce
à des outils numériques performants ; il dispose également de moyens d’acquisition numérique 3D
et permet de sensibiliser le public aux outils de réalisation modernes.
12En un même lieu, toute personne ou organisation intéressée pourra trouver équipements de
conception (CAO 3D, CAO circuit), de réalisation et de tests électriques et électroniques, ce dernier
étant possible grâce à une alimentation stabilisée, un oscilloscope, un générateur de fonction et un
analyseur de spectre avec générateur de tracking intégré permettant le test des objets incluant
des parties hyperfréquences.
Figure 3 : FabLab Mobile du CESI
Dans le cadre des projets de recherche, tous ces moyens innovants sont mis à disposition au plus
près des besoins grâce au Fablab mobile.
1.1.2.2. FABLAB FIXE
Conjointement au FabLab mobile qui permet de réaliser rapidement et au plus près des entre-
prises des prototypes simples, le FabLab fixe permet d’aller beaucoup plus loin dans la précision
des réalisations et propose d’autres équipements spécifiques.
Une imprimante 3D à résine, beaucoup plus précise que celle du Fablab mobile (cf. Figure 4)
permet de réaliser des pièces mécaniques ayant des ajustements très pointus. L’exemple de la
Figure 6 est une boite à engrenages réalisée avec cette imprimante.
Une autre imprimante 3D en open source (cf. Figure 5) permet de répondre aux demandes très
particulières des chercheurs. Ayant accès à toutes les zones de conception de cette dernière
(hardware, software, drivers, structures des commandes,…) il est possible de modifier les réactions
de la machine afin de lui permettre d’utiliser d’autres matériaux, à d’autres températures, de créer
des pauses au milieu d’une réalisation afin d’insérer un objet, d’ajouter des mouvements particu-
lier des têtes d’impression,…
13Figure 4 : Imprimante à résine Figure 5 : Imprimante Open Source Figure 6 : Boite à engrenage (résine)
Une machine laser de découpe beaucoup plus précise est disponible pour les développements de
formes complexes, les vibrations liées au FabLab mobile ne permettant pas la réalisation de
certains objets.
Cette double offre de FabLab permet de concevoir une pièce très rapidement, au plus près des
besoins, et d’en réaliser un modèle plus abouti sur la version fixe si besoin.
1.1.3. CHAINE FLEXIBLE DE PRODUCTION
Les chaînes de fabrication vont devoir être de plus en plus évolutives. En effet, au-delà de la fonc-
tionnalité première qui est de fabriquer un nouveau produit, la demande de fabrication va vers
une personnalisation de celle-ci. Pour permettre cette personnalisation, la recherche avance vers
un objet de plus en plus communicant, qu’il soit en cours de réalisation ou de maintenance. De
simples codes-barres nécessitant de nombreuses manipulations humaines et engendrant des
risques d’erreurs dus aux supports matériels de ces codes, on se dirige vers des objets communi-
cants grâce à des technologies hyperfréquences liées à des chaînes de fabrication hyper flexibles.
La chaîne de fabrication 4.0 mise en place (cf. Figure 7) permet de tester et d’optimiser les algo-
rithmes d’optimisation développés par les chercheurs. Toutes les possibilités offertes par cette
chaîne au niveau optimisation des flux et des temps de transfert ouvrent un champ de recherche
riche et bien en amont des besoins industriels. Cette chaîne inclut les systèmes de gestion
d’énergie et des flux, ainsi que tous les moyens de communication objets/machines nécessaires à
l’usine du futur.
La Figure 7 montre les différents blocs permettant la fabrication d’un équipement fictif (téléphone
portable). Sur la gauche, un robot 6 axes permet de travailler sur les algorithmes de pilotage de ce
genre d’équipement, et un espace de stockage paramétrable se trouve sur la partie droite.
14Figure 7 : Chaine didactique 4.0
Le second bloc de fabrication (cf. Figure 8) est un bloc de chauffage de pièce, qui permet
d’observer un QR Code permettant de conditionner un logiciel de réalité augmentée fonctionnant
sur tablette. Sur la Figure 9, la tablette remplace l’objet « four » par une version virtuelle permet-
tant de voir une version ouverte de ce four et d’y inclure l’objet. Cette version du four en 3D est
adaptée à l’espace environnant et le four semble faire totalement partie du reste de l’image.
Figure 8 : Four de soudure Figure 9 : Four en réalité augmentée
15Les projets de recherche s’appuyant sur cette technologie permettront de simplifier les
maintenances dans les endroits difficiles d’accès, tels que les éoliennes off-shore par exemple, en
permettant d’ajouter des informations pertinentes directement sur les lunettes 3D des techniciens
en déplacement. Ce projet fait partie de l’ensemble des projets de communication en temps réel
permettant l’intervention de plusieurs personnes sur un même projet de maintenance.
1.2. DISPOSITIFS D’ANIMATION
Plusieurs dispositifs d’animation ont été mis en place :
Des actions spécifiques de promotion des fablabs auprès du grand public et des scolaires, avec
des présentations des fablabs, leurs enjeux et leurs impacts. Ces manifestations ont également
été proposées aux entreprises,
Des journées portes-ouvertes du centre CESI manifestations mises en place depuis mai
2014,
Des actions d’animation régionales auprès du grand public en Haute-Normandie avec le
soutien de la Métropole Rouen Normandie,
La diffusion de la culture scientifique dans le cadre de la Fête de la Science Participation aux
villages d’Elbeuf et de Rouen en octobre 2014,
La participation du CESI au « 48h pour faire émerger des idées » aux côtés de l’INSA de Rouen,
de l’ESIGELEC, et de NEOMA Business School afin de confronter les élèves aux besoins en
innovation des PME pour créer de la valeur ajoutée,
Des ateliers thématiques « innovation » Le premier a eu lieu lors de la semaine de
l’innovation avec Métropole Rouen Normandie au sein d’Innopolis et à destination des PME et
TPE.
Des actions de communication, de sensibilisation et de dissémination des possibilités de création
et d’innovation liées aux activités de fabrication numérique seront proposées.
Certaines d’entre elles pouvant se dérouler au sein de la plateforme Performance Industrielle :
Journées thématiques (prototypage rapide, systèmes embarqués, …) en partenariat avec
les filières régionales, les experts, les partenaires académiques,
Petits déjeuners de la fabrication numérique et de l’innovation (actualités, témoignages
d’un référent ou d’un industriel…),
Lien avec les incubateurs et pépinières, (Seine Innopolis, Ecopolis),
Implication d’élèves (CESI et Ecoles/Universités en région) dans des projets proposés par
des PME/PMI ou par le grand public,
Diffusion de la culture scientifique à destination des lycéens et collégiens Des échanges
avec le rectorat sont en cours afin d’organiser des visites de lycées et promouvoir ces
moyens auprès des lycéens,
16 Animation au travers des associations d’élèves du CESI pour mettre en valeur les compé-
tences développées grâce à ce matériel lors d’évènements scientifiques.
2. LES FABLABS
Un ‘Fabrication Laboratory’ ou FabLab est «une plateforme d’échanges dédiée au
prototypage et à la création rapide d’objets divers. Dotées de machines -outils à prix
très abordable, le Fab Lab participe ainsi à l’accélération des processus d’innovation,
à l’innovation collaborative et à l’Open Innovation.» (Fablab ENSGSI)
Les objectifs au sein du CESI sont d’accompagner les projets de nos élèves de l’Ecole d’Ingénieurs,
de l’EXIA et de CESI Entreprises dans le cadre de leurs formations et notamment de la pédagogie
par projets, d’apporter un appui aux formations proposant un parcours dédié à l’innovation (Ex:
formation dans le cadre d’InnovENT-E) et d’être un démonstrateur pour nos journées portes
ouvertes ou autres manifestations (Ex: 48h de l’innovation)
Actuellement 12 centres CESI sont équipés, et permettent :
la réalisation de prototypes d’objets 3D en plastique,
la création de maquette numérique à partir de numérisa-
tion de pièces,
le développement de systèmes embarqués et d’objets
communicants en open source pouvant comporter des
capteurs et actionneurs.
Le CESI est également équipé d’un Fablab mobile dans la ré-
gion Haute-Normandie. Les Fablabs sont ouverts aux élèves et
aux entreprises partenaires.
Les principaux équipements sont présentés sur la figure ci-dessous.
17Logiciels de CAO et imprimante 3D
Numérisation 3D Cartes Arduino, capteurs, actionneurs, …
Figure 10 : Principaux équipements des Fablabs
Les Fablabs sont également des outils de transfert technologique envers le monde industriel. A
titre d’illustration, le FabLab de Nanterre qui a pu accompagner des entreprises du territoire en
matière de conception et de prototypage 3D :
- d’éléments de fermeture et pose de bouteille à usage médical (entreprise Atmostat)
- de système de distribution d’aliments emballés (entreprise Centimeo)
18PRESENTATION STRUCTURELLE ET AXES DE RECHERCHE
1. LES AXES DE RECHERCHE
Les 5 axes de recherche développés par le CESI sont :
Matériaux et habitat durable
Innovation, management et outils
Performance Industrielle et outils associés
Informatique, objets connectés, environnements augmentés et modèle de données
Environnements d’apprentissage
Les recherches sont développées au sein de projets, qu’ils soient partenariaux ou internes, qui sont
intégrés à chacun des laboratoires et décrits succinctement plus bas.
1.1. MATERIAUX ET HABITAT DURABLE
La performance et la qualité des matériaux de construction constituent un élément primor-
dial pour construire un habitat sain et durable. Les travaux de recherche menés dans ce domaine,
en grande partie au sein d’IRISE, s’intéressent au comportement des matériaux de construction
(principalement le transfert de matières dans ces matériaux) et leurs impacts sur le confort
thermique et sanitaire à l’échelle de l’habitat :
- Le transfert de matières dans les matériaux de construction peut être décomposé en trois
grandes familles :
o Les transferts thermiques dans les matériaux à changement de phase (MCP) inté-
grés aux bâtis. Ces recherches reposent à la fois sur un travail de modélisation
numérique et d’expérimentation.
o Les transferts hydriques dans les matériaux poreux très fins. L’objectif de ces tra-
vaux est de mettre en place une méthodologie de mesure très rapide de la perméa-
bilité hydrique par électro-osmose.
o Les transferts chimiques dans les matériaux afin d’en étudier l’impact environne-
mental et sanitaire. Ces travaux portent sur les matériaux nouveaux, les adjuvants
bio-sourcés, les composites novateurs…
- Performances thermique et sanitaire de l’habitat : l’objectif principal de ces travaux est
d’optimiser des solutions énergétiques globales de bâtiments centrées sur la chaleur et
l’air, permettant d’assurer plusieurs usages, utilisant au mieux les ressources de
l’environnement que ce soit en construction neuve ou en rénovation.
191.2. INNOVATION, MANAGEMENT ET OUTILS
Ces travaux sont principalement menés au sein d’IRISE et portent sur :
L’écosystème de l’innovation, avec :
o l’analyse de la maturité et de l’adaptabilité à l’innovation des TPE et PME, qui a
permis de concevoir un premier outil d’auto-diagnostic de détermination du profil
d’innovation d’une entreprise. Cet outil nommé « Innovation Fitness » a été dé-
veloppé et adapté au sein du CESI, à partir d’un premier modèle conçu par
l’université britannique d’Exeter,
o l’analyse des systèmes de clusters présents sur nos territoires, avec les process de
management de l’innovation et d’hybridation des technologies
L’innovation industrielle, avec :
o la prospective. Il s’agit d’un ensemble de démarches permettant d’anticiper le futur
afin de stimuler l’innovation et de définir des stratégies de développement cohé-
rentes. Dans ce domaine, nos travaux visent à élaborer de nouvelles méthodologies
centrées sur l’évolution des usages et des besoins des utilisateurs, par exemple :
heuristiques d’usage utilisées comme des principes inventifs, mise à jour des
besoins fondamentaux via une approche de conception universelle, etc.
o la créativité. Les organisations ont besoin des capacités créatives des individus pour
l’innovation produit, mais également pour tous les processus de l’entreprise,
stratégie, gestion, organisation, etc. Comprendre et améliorer la créativité portent
donc sur des enjeux majeurs. Dans ce domaine, nous développons des outils
méthodologiques et technologiques sur la base des théories psychosociales de la
créativité, afin d’augmenter la créativité au niveau des individus, des équipes et des
systèmes.
1.3. PERFORMANCE INDUSTRIELLE ET OUTILS ASSOCIES
Ces travaux sont principalement menés au sein d’IRISE, en partenariat pour certains avec LUSINE.
Ils portent sur :
o L’ingénierie Système et le PLM (Product Lifecycle Management). Concernant le PLM,
l’objectif des travaux est d’aider les fournisseurs et donneurs d’ordre à atteindre un
niveau de collaboration plus efficace, et améliorer la communication et le niveau de
sécurité dans l'échange de données.
20o La modélisation et l’optimisation de systèmes de production. Ces travaux se déroulent
au travers de la thèse de José Eloundou « Modélisation multi-contraintes des systèmes
de production industriels » en partenariat avec le LITIS, INSA de Rouen. Les industriels
français dans un monde sans cesse mondialisé devant faire face à de nombreuses
contraintes (variation des volumes de production due à une variation de la demande,
apparition de nouvelles tendances ou de nouveaux modes de consommation, concur-
rence des pays émergents et de leurs faibles coûts de production) la création de
nouveaux produits engendre souvent des coûts très importants liés à la réorganisation
de l’outil de production. Pour permettre aux PME d’y répondre, elles doivent innover
et monter en gamme, et améliorer l’efficacité et l’efficience de leur système de
production afin de gagner en compétitivité.
o La maintenance préventive, avec LUSINE : les travaux du CESI portent sur les apports
des technologies d’e-maintenance alliant les technologies de l’information et de la
communication aux outils et stratégies de maintenance préventive et prédictive. Pour
exemple, un des axes de recherche menés dans le cadre du projet Mer innovate porte
sur la modélisation et l’optimisation des activités de maintenance en fonction des
contraintes spécifiques aux systèmes de productions d’énergie en mer et notamment
l’éolien offshore telles que les conditions météorologiques.
1.4. INFORMATIQUE, OBJETS CONNECTES, ENVIRONNEMENTS AUGMENTES ET MODELE DE
DONNEES
Ces travaux sont principalement menés au sein du LUSINE, en partenariat avec IRISE pour les
travaux sur l’usine du futur ou le bâtiment intelligent et avec le LIEA pour les travaux sur les envi-
ronnements d’apprentissage. Les thématiques de recherche portent sur :
Intelligence ambiante. Les travaux de recherche portent sur les objets connectés, les
réseaux de capteurs, l’intelligence embarquée dans les produits et les communications
M2M (Machine to Machine) pour les applications domotique, bâtiments intelligents et
usine du futur.
Environnements virtuels et augmentés. Cette thématique adresse principalement les usages
de ces environnements pour l’usine du futur et les opérations de maintenance.
Usages de l’intelligence artificielle (Thématique transversale). Nous abordons dans cette
thématique transversale la modélisation et l’optimisation de systèmes complexes et la
construction d’outils d’aide à la décision en utilisant par exemple les systèmes multi-agents.
Nous nous intéressons également aux modèles de données tels que des méta-modèles des
opérations de maintenance en réalité augmentée et les liens avec les données issues des
systèmes d’informations et du PLM (Product LifeCycle Management). Les perspectives de
recherche portent également sur les enjeux liés au BIG Data et plus particulièrement sur
l’apprentissage automatique, la fouille et la visualisation de grands jeux de données.
211.5. ENVIRONNEMENTS D’APPRENTISSAGE
Ces travaux sont principalement menés au sein du LIEA, en partenariat avec LUSINE. Sa probléma-
tique centrale est celle des conditions d’efficacité des apprentissages professionnels. L’hypothèse
sous-jacente est que trois types de variables en interaction y contribuent : (1) les caractéristiques
du sujet apprenant, (2) les caractéristiques de l’environnement d’apprentissage, (3) les caractéris-
tiques des savoirs (épistémiques ou pragmatiques) à acquérir.
Les thématiques de recherche du LIEA portent sur la seconde de ces variables, l’environnement
d’apprentissage, et plus particulièrement sur les axes décrits ci-après.
o Les méthodes de conception de ces environnements, et notamment celles concernant les
environnements en réalité virtuelle (RV) et en réalité augmentée (RA).
o L’étude des effets d’un environnement sur l’acquisition des connaissances, l’évolution des
représentations, le développement de la compétence et de l’identité professionnelle, avec
un intérêt plus particulier pour les environnements mettant en œuvre :
des pédagogies actives ou des situations de travail ;
diverses modalités d’accompagnement (et non d’enseignement) ;
des technologies numériques, et plus particulièrement les technologies Réalité
Virtuelle et Réalité Augmentée.
2. LES LABORATOIRES
2.1. LIEA – LABORATOIRE D’INGENIERIE DES ENVIRONNEMENTS D’APPRENTISSAGE
Création : 2006 - Directeur : Bernard BLANDIN, HDR en sciences de l’éducation
Axes de recherche : Impact de l’environnement sur les processus d’apprentissage (acquisition des
connaissances, évolution des représentations, développement de la compétence) :
Effets d’une démarche pédagogique
Effets de l’accompagnement selon ses modalités
Effets des environnements numériques
Partenaires: étroite collaboration avec l’équipe Apprenance et Formation des Adultes (AFA) du
Centre de Recherches Education – Formation (CREF - EA 1589) de l’Université Paris Ouest –
Nanterre La Défense, où Bernard Blandin est habilité à diriger des thèses en sciences de
l’éducation (Ecole doctorale 139 - Connaissance, Langage, Modélisation), et avec le CERV – ENIB
pour ce qui concerne l’expérimentation d’environnements 3D.
22Missions - Développer la recherche dans les champs de la pédagogie, de la formation des adultes,
des environnements d’apprentissage, et des méthodes de conception des environnements et
dispositifs de formation.
Objectifs :
Accroître les connaissances du groupe CESI pour lui permettre d’innover en termes d’offre
et de services,
Accompagner le groupe CESI et ses partenaires dans la conception, l’expérimentation et la
validation des dispositifs de formation, des ressources pédagogiques et des environne-
ments d’apprentissage innovants.
L’hypothèse générale qui sous-tend les travaux du LIEA, comme ceux de l’équipe AFA du CREF, est
celle de la contribution de trois grands types de variables à l’efficacité des situations
d’apprentissage : le sujet apprenant, l’environnement d’apprentissage et les savoirs (épistémiques
ou pragmatiques) à acquérir. Le LIEA se focalise plus particulièrement sur le deuxième type de
variables : les caractéristiques physiques, humaines et techniques de l’environnement
d’apprentissage.
Une partie de ses travaux de recherches sont commandés par l’Ecole d’Ingénieurs CESI. Ils portent
sur les dispositifs de formation de l’école d’ingénieurs du CESI et visent à l’amélioration des ensei-
gnements qui y sont dispensés. Les travaux du LIEA font systématiquement l’objet de publications
dans des revues à comité de lecture, et de communications dans des colloques internationaux. Ces
articles et communications sont aussi diffusés en interne, et sont déposés sur le système de ges-
tion documentaire intranet, accessible à l’ensemble des enseignants et des personnels de l’école.
Projet Interne : Programme de recherche Nouvel enseignement des sciences : démarré en 2010
pour suivre la mise en œuvre expérimentale de l’Apprentissage par problèmes en physique, ce
programme s’est terminé en 2014 avec la généralisation de la démarche APP en physique (méca-
nique, thermodynamique, électricité-électromagnétisme) au cours de la première année de la
formation d’ingénieurs généraliste. Ce programme a donné lieu à 4 communications dans des
colloques internationaux avec actes, à deux publications dans des revues internationales à comité
de lecture et à deux mémoires de Master.
Ce projet se poursuit à partir de 2015 par une nouvelle commande portant sur le suivi de la mise
en œuvre de la pédagogie A2P2 (Apprentissage actif par projets) dans les formations d’ingénieurs.
Cette recherche s’appuie sur une thèse réalisée au sein du CIVIIC de l’université de Rouen, codiri-
gée par Bernard Blandin.
L’autre partie des travaux de recherche du LIEA sont des projets de recherche partenariale retenus
à la suite d’appels à projets :
23Projet INTERREG Science in Wonderland : ce projet, démarré en 2011 en partenariat avec
l’Université de Portsmouth (UK) s’est achevé en juillet 2014. Après de nombreuses difficultés
techniques dues à l’immaturité de la technologie d’environnement virtuel collaboratif « Wonder-
land » initialement proposée par Portsmouth, le projet s’est orienté vers le développement de
simulateurs 3D correspondant aux sessions APP développées et expérimentées dans le cadre du
programme interne au CESI Nouvel Enseignement des sciences. Ces simulateurs, réalisés dans
l’environnement Blender, ont été intégrés aux ressources APP disponibles sur la plateforme
Moodle et utilisées en remplacement des cours de physique de 1 ère année de l’Ecole d’ingénieurs
CESI. Pour atteindre les objectifs initiaux du projet, des sessions APP collaboratives entre des
élèves ingénieurs CESI et des élèves de l’Université de Portsmouth ont eu lieu via la classe virtuelle
de Moodle au cours de la dernière année du projet.
Projet e-Education Environnements d’apprentissage scientifiques et techniques (EAST) : trois faits
ont particulièrement marqué la vie du projet en 2014. (1) En début d’année, deux nouveaux parte-
naires ont rejoint le projet avec leur propres financements : le WindLab de la Région Picardie,
espace régional dédié à la formation professionnelle dans l’éolien, et le Centre européen de réalité
virtuelle, un laboratoire de l’ENIB dont les travaux sur la scénarisation en environnement virtuel
ont permis au projet d’avancer rapidement. (2) Le deuxième fait marquant du projet, c’est le fait
qu’avec l’intégration du premier démonstrateur EAST comme ressource dans le cadre du projet
Maîtrise des sciences et méthodologie de l’ingénieur en 2e année du cursus ingénieurs généraliste
CESI, le nombre d’utilisateurs est passé à 1.000, dont environ 750 au sein de l’EI CESI, ce démons-
trateur ayant aussi été utilisé par les élèves de 2e année BTP – Génie Civil. (3) Le troisième fait
marquant c’est l’accord d’un bureau d’études industriel partenaire du CESI pour fournir les plans
d’une centrale de chauffage urbain équipée un système de cogénération pour créer le second
environnement d’apprentissage EAST dans le domaine thermique.
Projet Environnement apprenant, qualifiant, diplômant (EAQD) de La Poste : grâce à ses travaux
et publications sur les environnements d’apprentissage informels, le LIEA a permis au CESI Entre-
prises d’être retenu à l’issue de l’appel d’offres de La Poste portant sur la formation de ses
managers pour les 5 ans à venir. En effet, La Poste souhaitait offrir, pour ses salariés, la possibilité
de devenir manager en s’appuyant sur des situations de travail potentiellement apprenantes et du
tutorat, et non pas seulement au travers d’actions de formation formelles. Le LIEA va accompagner
CESI Entreprise et l'Ecole des Managers de l'Université du Courrier de La Poste dans l’identification
des situations potentiellement apprenantes et des compétences au développement desquelles
elles contribuent.
24InnovENT-E : Financé par les Investissements d’Avenir, d’une durée de 6 ans, démarré en 2012,
porté par le groupe INSA, en collaboration avec le groupe CESI, le groupe des Universités de
Technologie et l’Université de Lorraine, autour d’un enjeu national, InnovENT-E© a pour ambition
de soutenir à l’innovation les PME-PMI pour faciliter la reconquête de marchés à l’export autour
de 3 actes forts : (1) Mise en place, par coopération étroite entre PME-PMI et établissements, d’un
référentiel national de compétences liées à l’innovation et à l’export pour les PME-PMI visant à
être généralisé dans tout l’enseignement supérieur et à garantir toutes les formations existantes
ou nouvelles au travers d’une labellisation InnovENT-E©. (2) Développement et labellisation, à
partir du référentiel, de formations (diplômantes, qualifiantes ou non) orientées compétences, de
tous niveaux, destinées à plusieurs types de public (formation initiale et continue) accessibles sous
des formes variées (présentiel ; hybride ; à distance). (3) Constitution d’un Institut national de
formations ouvertes InnovENT-E© permettant l’amélioration continue des dispositifs développés,
leur diffusion et leur maintenance. Cette ambition s’appuie sur une gradation progressive des
niveaux de connaissances et de compétences à acquérir par les futurs collaborateurs « innovation
» et « export » des PME-PMI, intégrant quatre dimensions : Ingénierie et Technologie (les connais-
sances métiers), Management d’Entreprise (les savoir-faire et entreprendre), Compréhension des
Marchés à l’International (la mesure des risques), Développement Personnel (le savoir-être,
dimension transverse au 3 premières). Le LIEA, en 2014, a été associé à la création du référentiel
de compétences, et a contribué à la méthodologie de conception des actions de formation.
2.2. IRISE – INSTITUT DE RECHERCHE EN INNOVATION ET SCIE NCES DE L’ENTREPRISE
Création : 2011 - Directeur : Belahcène MAZARI, Habilité à Diriger les Recherches – Anne LOUIS,
Habilitée à Diriger les Recherches.
Axes de recherche : Performance industrielle et innovation, basée sur des technologies et des
compétences issues du génie industriel et des TIC.
Partenaires : Laboratoires LITIS (EA 4108) et LOFIMS (Laboratoire de l’INSA de Rouen) avec l’école
doctorale SPMII (ED 351), le laboratoire LaSIE (université de la Rochelle), le laboratoire PIMENT de
l’université de la Réunion, le laboratoire ICUBE CGE de l’INSA de Strasbourg, le laboratoire LATI de
l’Université Paris Descartes, les universités de Greenwich et d’Exeter au Royaume-Uni.
Missions - Développer la recherche dans les champs de la performance industrielle, de l’innovation
organisationnelle et des usages, des technologies et méthodes de simulation et modélisation.
Participer au développement des économies locales au travers du renforcement de la compétitivi-
té des PME et du lien sur le territoire entre grands groupes et PME et du développement des
compétences.
IRISE porte la conception et la mise en œuvre de la plateforme technologique structurante
‘Performance Industrielle’ qui est déployée en plusieurs phases dans la région Nord-ouest, avec le
soutien des grandes filières industrielles (automobile, aéronautique, énergie).
25Outre les travaux de thèses menés en collaboration avec les laboratoires partenaires, les travaux
d’IRISE sont menés dans le cadre de projets de recherche partenariale retenus à la suite d’appels à
projets :
Projet franco-britannique BENEFITS, démarré en 2012, qui a pour objet le développement et
la gestion des compétences : outre les échanges sur la formation et l’alternance, les recherches
IRISE se feront sur 2 volets : les problématiques PLM (Product Lifecycle Management) avec les
entreprises industrielles, et la mesure de la maturité des entreprises vis-à-vis de l’innovation et
l’intraprenariat/entreprenariat.
Projet européen TransNetAero, démarré en 2012 : chef de file Steinbeis Universität, Berlin, qui
vise à améliorer la compétitivité des PME dans les clusters aérospatiaux de moyenne envergure.
IRISE travaille sur les modèles innovants de collaboration et d’organisation en cluster et inter-
clusters en termes d’hybridation des technologies et de management de l’innovation.
Projet franco-britannique Mer-Innovate, démarré en 2013, en partenariat avec LUSINE : mainte-
nance et e-maintenance des équipements offshore des fermes éoliennes. Les travaux portent sur
la modélisation et la simulation des opérations de maintenance en se basant sur des systèmes
multi-agents.
Projet franco-britannique CREST, démarré en 2012, en partenariat avec LUSINE : performance
énergétique des bâtiments et outils d’aide à la décision. IRISE a centré ses recherches sur
l’efficacité énergétique, particulièrement le bâtiment intelligent et l’acceptabilité du changement
au sein d’un « living lab » où les solutions proposées sont testées grandeur nature.
Thèse CIFRE 2015-2018 avec la société Tactile Studio : le CESI élabore des méthodes prospectives
inspirées de la conception universelle, consistant à centrer la stratégie d’innovation sur des utilisa-
teurs avec des besoins spécifiques comme les personnes en situation de handicap. Domaine
applicatif : la signalétique
Thèse CIFRE 2015-2018 avec la société OSE Consulting : L’objectif de cette thèse est de caractéri-
ser et de stimuler la créativité en groupe via la notion de collaboration optimale ou flow collectif.
Domaine applicatif : le conseil en stratégie des entreprises.
Thèse interne CESI 2015-2018 adossée à l’Institut de la Réindustrialisation : L’objectif de cette
thèse est de comprendre les interrelations entre certaines pratiques managériales, en particulier le
management par projet, l’innovation et la qualité de vie au travail.
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