Diplôme d’ingénieur en génie des procédés industriels (apprentissage)

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Ce module s’adresse aux élèves n’ayant pas suivi de formation en programmation informatique (algorithmique et langage Python) et dont le niveau d’algèbre de par leur formation antérieure n’est pas suffisant pour la mise en équations des problèmes physiques. L’objectif de cet enseignement consiste à donner les bases mathématiques et informatique préliminaires à cette formation.

Contenu

Les notions abordées sont :

Mathématiques Appliquées

• Etudes de fonction (intervalle de fonction, fonctions particulières log, exp, trigonométriques, multivariables)
• Limites et dérivées
• Principe de l’intégration (calcul d’aire et règles d’intégration)
• Développement de Taylor
• Vecteurs et calcul vectoriel
• Matrice et calcul matriciel (opérations, valeur et vecteur propre, réduction de matrices)
• Résolution des systèmes linéaires

Informatique

• Algorithmique
• Langage python
• Représentation graphique d’une fonction
• Manipulation de vecteurs et de matrices en programmation

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Ce module s’adresse aux élèves n’ayant pas suivi de formation en chimie dans les études supérieures ou du moins n’ayant pas d’expérience de manipulations chimiques exercées en autonomie. L’objectif de ce module est de former les élèves aux manipulations en laboratoire en leur permettant de pouvoir manipuler de manière autonome et en sécurité.

Contenu

La formation débute par une initiation à la sécurité de laboratoire et aux risques chimiques (2h cours/TD). L’analyse des risques sera ensuite faite de manière de plus en plus autonome dans la suite du module. Les élèves seront aussi formés à la recherche documentaire leur permettant de préparer leur TP : données sécurité, protocoles (2h de cours/TD).

La partie expériementale sera abordée par la mise en oeuvre d’étapes élémentaires de synthèses organiques (réaction, cristallisation, distillation): 4h de cours et 12h de TP
Les élèves suivant cette formation feront le projet informatique avec les élèves suivant l’autre module.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Ce module permet aux élèves d’évaluer le risque chimique et de s’en protéger. Cet enseignement donne les bases générales de la chimie permettant aux élèves de comprendre les procédés qu’ils doivent extrapoler ou conduire.

Contenu

Le contenu du module se divise en 4 parties :

Risques chimiques

• Cotation du danger (FDS, phrases de risques, DL50, …) et des modes d’exposition.
• Moyens de protections adaptés: protections collectives, individuelles
• Evaluation du risque

Tableau périodique

• Structure atomique: configuration électronique, propriétés atomiques (rayon, énergie d’ionisation), électronégativité
• Liaisons chimiques et structure moléculaire : liaison intra- et intermoléculaires; liaisons covalentes et ioniques

Grands types de réactions

• Acido-basique (Lewis et Bronsted)
• Oxydo-réduction (+mécanismes de corrosion et passivation)
• Complexation
• Radicalaire
• Nucléaire (fission et fusion)

Catalyse

• Généralités sur les organométalliques
• Catalyse homogène
• Etapes élémentaires des mécanismes de catalyse

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Ce module dont les éléments de compréhension de la chimie organique de base permet de prévoir la réactivité des molécules organiques. Les élèves pourront comprendre les procédés qu’ils extrapolent ou conduisent.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif de ce module est l’apprentissage de la méthode des bilans en s’appuyant sur des connaissances de thermodynamique et sur les phénomènes de transfert de matière et d’énergie. Cela fait partie des éléments indispensables à la compréhension d’un procédé.

Contenu

Thermodynamique
Les compétences requises pour l’ingénieur en Génie Procédés sont de deux ordres :

1. Analyse des systèmes réels. On peut distinguer deux problématiques:

• Etablissement des bilans d’énergie, d’entropie et de matière pour l’analyse énergétique des procédés industriels;
• Etablissement des conditions d’équilibre entre phases ou chimique. Les propriétés d’équilibre conditionnent aussi les performances de bon nombre de procédés industriels.

1. Calcul des propriétés thermodynamiques pour la résolution des bilans et des conditions d’équilibre. Ces calculs sont basés sur des modèles thermodynamiques.

La partie Thermodynamique de ce module est consacrée à l’apprentissage des méthodes d’analyse des systèmes réels et au calcul des propriétés des corps purs ou de mélanges en utilisant des modèles simples ou des données pré-calculées. A l’issue de ce module, les élèves seront capables de :

• Mettre en oeuvre la méthode des bilans pour l’énergie et la matière;
• Utiliser des données thermodynamiques pré-calculées, des diagrammes ou des modèles simples pour la résolution de ces bilans;
• Utiliser des données d’équilibres: chimiques et entre plusieurs phases.

Transferts Thermiques
A l’issue de ce module, les élèves seront capables de :

• Représenter les phénomènes de transfert à petite échelle (conduction, convection, le rayonnement étant vu par ailleurs);
• Etablir les bilans d’énergie pour un équipement en régime permanent et en régime transitoire sur la base de quelques exemples, dimensionner un échangeur thermique à partir d’une modélisation simplifiée (initiation au dimensionnement des opérations unitaires).

Transfert de matière
A l’issue de ce module, les élèves seront capables de :

• Etablir des bilans de matière locaux ou globaux ;
• Représenter les phénomènes de transfert de matière par diffusion à petite échelle et les phénomènes de transfert de matière entre phases à l’aide de l’analyse dimensionnelle;
• Etablir les bilans de matière pour un équipement en régime permanent, sur la base de quelques exemples.

Travaux pratiques :

• Transfert thermique: mesure du coefficient d’échange thermique d’échangeurs tubulaires et d’échangeurs à plaques; mesure du coefficient d’échange thermique d’une cuve agitée ; étude de la conduction thermique en régime transitoire.
• Transfert de matière : détermination du coefficient de diffusion de vapeurs de solvant dans l’air; mesure du coefficient de transfert de matière en phase liquide; étude d’une colonne à film tombant; distillation continue du mélange eau/éthanol

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’ingénieur GPI est capable de comprendre son rôle dans le développement durable et de proposer des solutions pertinentes.
Le développement durable est introduit dans sa globalité (développement économique durable respectueux de l’environnement naturel et social) et appuyé par une présentation scientifique des grandes problématiques environnementales du 21ème siècle. Ayant la compréhension des mécanismes de destruction des milieux environnants, les élèves explorent les leviers sur lesquels ils peuvent agir :

• Consommer moins de ressources, utiliser des ressources renouvelables et recyclées
• Produire mieux pour réduire les pollutions
• Limiter les impacts sur l’environnement
• Enfin, la formation présente les modes d’évaluation des productions tout en leur montrant leur pertinence et leur limite.

Contenu

Les chapitres de cours et les cours de cette thématique d’approfondissement sont divisés en deux modules de 2 crédits respectivement suivis en année 3 et en année 4. Dans ce premier module d’année 3, les élèves aborderont le développement durable, les grandes problématiques environnementales et la production d’énergie (renouvelable ou non), son stockage et l’économie circulaire.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

La mécanique des fluides est abordée en donnant les principes qui permettent de prédire et de dimensionner le transport d’un fluide dans une usine, et de tenir compte du mouvement des fluides dans toutes les opérations de l’industrie chimique. A l’issue de ce module, les élèves seront capables de :

• Connaître le fonctionnement des principaux appareils de mesure de pression, de débit et de viscosité,
• Caractériser l’écoulement d’un fluide dans une conduite,
• Calculer la perte de charge subie par un fluide en écoulement dans une conduite,
• Sélectionner le type de pompe le mieux adapté pour véhiculer un fluide et dimensionner une installation de pompage dans son ensemble.

Contenu

Mécanique des fluides :

• Rappels d’hydrostatique,
• Relations fondamentales de la dynamique. Application aux fluides parfaits : équation d’Euler et de Bernoulli,
• Applications de l’équation de Bernoulli : mesure des pressions, les débitmètres,
• Critère de Reynolds, écoulement laminaire, écoulement turbulent,
• Limitation de l’équation de Bernoulli – Equation de Bernoulli généralisé,
• Méthodologie de calcul des pertes de charge pour un fluide newtonien,
• Les pompes : pompes volumétriques, pompes centrifuges; cavitation et NPSH; règles de similitude,
• Ecoulement des fluides compressibles réels,
• Introduction à la rhéologie: description, phénoménologie, caractérisation, écoulement laminaire en conduite.

Travaux pratiques : mesure des pertes de charge, étude des pompes centrifuges, détermination du Cv d’une vanne pneumatique, détermination du nombre de puissance de différents mobiles d’agitation, établissement du schéma de procédé d’une installation pilote et analyse des risques.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif de cet enseignement est de permettre aux élèves de pouvoir résoudre numériquement leurs problèmes de génie des procédés et en particulier :

• Des équations non linéaires et non explicites
• Des équations différentielles à une variable

L’enseignement dans ce module permettra aux élèves de se familiariser avec des méthodes de résolution numérique d’équations et d’optimisation. Les notions d’erreurs numériques et l’importance de l’algorithme de calcul font partie de la formation. La résolution numérique se fera lorsque possible sur un tableur et/ou via la programmation.

Contenu

Mathématiques Appliquées :

• Mise en équation des problèmes physiques (bilans)
• Fonctions discrètes
• Calculs de dérivées et d’intégrales de fonction discrètes (méthode des trapèzes et de Simpson)
• Résolution d’équations, estimation de fonctions implicites, optimisation simple (méthodes graphiques, dichotomie, méthode de la sécante, méthode de Newton, descente de gradient)
• Résolution numérique d’équations différentielles à une variable (Euler (implicite et explicite, Runge Kutta, …)

Informatique

• Excel de base: tracé de courbes, calculs simples, utilisation du solveur, tableaux croisés dynamiques
• Résolution numérique d’équation : sur excel et programmation de macro VBA simple
• Application de résolution numérique d’équations différentielles de problème de transfert thermiques

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif des enseignements dans les cinq modules d’anglais, prévus sur les 3 années de formation, est de permettre aux élèves de s’exprimer en anglais, à l’écrit et à l’oral, et de communiquer dans les situations professionnelles et personnelles qu’ils rencontrent.

Ce bloc de compétences est le premier d’une série de 5 blocs, dont la finalité est d’obtenir le niveau de compétence C1 minimum sur l’échelle CECRL (Cadre Européen Commun de Référence pour les Langues).

L’objectif des enseignements dans ce module est de poser les bonnes bases pour que les élèves puissent atteindre le niveau B2 à la fin de leur première année. Les enseignements s’articulent autour des deux thèmes : l’actualité et « apprendre pour apprendre ».

Contenu

• Lecture, analyse et compréhension de l’actualité écrite, audiovisuelle et en ligne
• Se familiariser avec l’anglais: style, tournures des phrases, accentuation, prononciation, expression gestuelle, et différence par rapport à la langue française.
• Apprendre au fur et à mesure à adopter un style de communication en adéquation avec le contexte, à l’oral comme à l’écrit
• Appliquer des stratégies de communication
• Apprendre à s’autoévaluer
• Les élèves doivent suivre l’actualité en anglais et produire un rendu hebdomadaire avec les vocabulaires et les expressions apprises
• Les élèves partagent leurs rendus hebdomadaires en ligne (wiki, blog)

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Pour ce module, l’élève doit suivre les cours d’ouverture (Géopolitique et actualités du monde, management socio-productif), de communication (orale, visuelle et écrite), et de management de projet qui sont évalués séparément. Il devra en outre suivre un atelier de découverte du portfolio de compétences et un atelier cohésion/créativité, non évalués.

• S’ouvrir à la culture en saisissant le sens de son appartenance au groupe, au social.
• Accéder à la distance qui permet de penser en faisant preuve de discernement.
• Approcher la complexité du monde à la lumière d’une lecture critique des évènements
• Développer sa capacité à communiquer et à manager des projets
• Développer sa capacité à identifier ses compétences

Contenu

Géopolitique et actualités du monde :
Le cours va permettre une approche critique et circonstanciée de l’actualité mondiale et des grands enjeux et problématiques de la planète qui, de par leur pérennité, occupe l’espace de l’actualité de manière régulière si ce n’est pas de manière constante.
Au-delà des circonstances propres à chaque question abordée, l’objectif est d’en extraire les grands déterminants communs et les enjeux communs qui les traversent. En outre, il s’agit également d’aborder les questions traitées sous un angle critique au-delà du bruit de fond médiatique et peut être des discours dominants.

Management socio-productif :
La « socioproductivité » recherche les termes d’une nouvelle donne dans les rapports producteur-consommateur. Le cours vise à fournir les notions indispensables à une bonne compréhension des sociétés modernes, développer une réflexion éclairée sur les dimensions sociales et managériales du développement durable et donner un sens aux objectifs et aux ambitions d’un citoyen et futur cadre responsable

Communication orale, visuelle et écrite :

A travers 3 séquences centrées successivement sur la communication orale (improvisation), visuelle (visual thinking) et écrite (écrits journalistiques), développer la fluidité et l’adaptation au public.

• Management de projet
• Une demi-journée (non évaluée) avec l’ensemble des promotions de CPE (3ème année) propose de rencontrer les autres de manière créative et solidaire
• Un cours présentera les principales méthodes de management de projet et les techniques associées.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Les polymères sont utilisés très majoritairement en tant que matériaux dont les applications dépendent étroitement des procédés mis en oeuvre lors de leur élaboration.
A l’issue de ce module, l’ingénieur GPI sera capable de :

• comprendre les principaux procédés de polymérisation industriels en lien avec les grandes chimies de polymérisation ainsi que les contraintes spécifiques à la synthèse des polymères
• comprendre les relations procédés – propriétés – applications afin de choisir le procédé à mettre en oeuvre
• mettre en oeuvre et contrôler les procédés de polymérisation aptes à conduire aux polymères recherchés.

Contenu

Le cours est organisé en trois grandes parties illustrant les principaux procédés de polymérisation industriels et les polymères qui y sont rattachés:

• procédés en masse, émulsion, suspension: polymérisation et copolymérisation radicalaires de monomères vinyliques et acryliques.
• procédés phase gaz, suspension et solution: polymérisation et copolymérisation de l’éthylène par voie radicalaire et coordination.
• polymérisation en masse: polycondensation des monomères fonctionnels: cas des polyesters et/ou polyamides

Chaque partie mettra en avant les spécificités des différents procédés et des réacteurs utilisés, en détaillant leur influence sur les propriétés et les applications des polymères obtenus, à travers cours et TDs.
Ce module est en interaction forte avec plusieurs modules de la formation pour traiter les aspects de simulation, commandes et analyses de données.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Ce module permettra aux élèves de comprendre les principes de base de certaines techniques analytiques couramment utilisées en production pour la caractérisation des matières premières et des produits finis, le suivi du procédé et le contrôle des effluents.

Il s’agira de techniques reposant sur l’absorption ou l’émission de rayonnements (spectroscopies moléculaires et atomiques), exploitant les interactions de molécules en phase liquide ou gazeuse avec des supports solides (méthodes chromatographiques), ou permettant la caractérisation d’échantillons solides à partir de leur dégradation thermique. D’autres techniques plus spécifiques (analyse en ligne ou en laboratoire de contrôle), la problématique de l’échantillonnage et du traitement de données seront abordées dans d’autres modules.

Le reste des analyses seront vues directement associées aux procédés où elles sont appliquées car ce sont des analyses spécifiques.

Ces enseignements permettent aux élèves de comprendre les analyses réalisées dans des domaines spécifiques et qui sont particulièrement rencontrées dans les usines pour la plupart.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de cet enseignement, les élèves seront capables d’appliquer les notions fondamentales de cinétique au dimensionnement des réacteurs chimiques idéaux en prenant en compte la maîtrise de la sécurité à l’échelle industrielle.

Contenu

• Définitions et propriétés élémentaires
• Mesure de la vitesse d’une réaction chimique
• Analyse statistique des modèles cinétiques
• Le réacteur chimique: définition, classification, grandeurs caractéristiques
• Bilans de matière et bilans d’énergie sur les réacteurs idéaux: réacteur parfaitement agité fermé, réacteur parfaitement agité continu, réacteur piston, réacteur adiabatique, stabilité thermique
• Comparaison réacteur agité-réacteur piston, association de réacteurs continus, transposition réacteur fermé, réacteur piston
• Mise en oeuvre des réactions à stoechiométries multiples: sélectivité instantanée, sélectivité globale, rendements
• Mélange/agitation : extrapolation des cuves agitées à partir d’invariants caractéristiques
• Sécurité de la réaction chimique: calorimétrie réactionnelle
• Emballement thermique

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de cet enseignement, les élèves seront capables d’appliquer les notions fondamentales de catalyse au dimensionnement des réacteurs chimiques et à l’exploitation de données issues de ces réacteurs et de reconnaitre les grandes classes de catalyseurs, leurs caractérisations et leurs applications. Ils sauront analyser le fonctionnement d’un réacteur polyphasique, de choisir la technologie la mieux adaptée à la mise en oeuvre d’un procédé donné et d’en effectuer le dimensionnement.

Contenu

Catalyse

• Mécanismes réactionnels et approche moléculaire de la réactivité
• Introduction, rappels, définitions: catalyse et catalyseurs, activité, sélectivité, mesures et pratiques de laboratoire
• Les grandes classes de catalyseurs hétérogènes et applications à travers quelques procédés industriels (zéolithes – oxydes – sulfures – métaux)
• Adsorption sur les catalyseurs solides: détermination de la surface et de la porosité (Chimisorption: Isotherme de Langmuir – Physisorption: Isotherme B.E.T. – Détermination des tailles de pores)
• Notions de caractérisation des catalyseurs par méthodes physiques (spectroscopies, rayons X).
• Cinétique en catalyse hétérogène (Mécanismes de Langmuir Hinshelwood, Eley Rideal, réactions d’oxydation, mécanisme de Mars et van Krevelen)
• Empoisonnement et désactivation en catalyse hétérogène

Réacteurs hétérogènes

Réactions gaz-liquide ou solide-liquide :

• Diffusion externe et interne de matière, modules de Thiele et de Weisz – diffusion externe et interne de chaleur, critère de Prater
• Applications: mesure et estimation des paramètres de transfert, mesure de la vitesse intrinsèque de réaction, effet sur la conversion et la sélectivité
• Réacteurs : lit fixe et lit fluidisé
• Réactions gaz-liquide : modèle des deux films – facteur d’accélération, nombre de Hatta – choix technologiques
• Travaux pratiques : étude de l’hydrodynamique de colonnes garnies (garnissage vrac et garnissage structuré) fonctionnant à contre-courant de gaz et de liquide; – étude de la distribution de temps de séjour de liquide au sein de deux contacteurs gaz-liquide

Réactions gaz-liquide-solide : étape déterminante; choix technologiques et corrélations.

Exemples de dimensionnement :

• Notions phénoménologiques sur les distributions de temps de séjour.
• Ecoulement et réacteurs réels, caractérisation par la distribution des temps de séjour (DTS).
• Ecart à l’écoulement piston.
• Répercussion sur la conversion et la sélectivité.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de ce module les élèves seront capables de comprendre le principe, connaitre les paramètres critiques et dimensionner les principales opérations unitaires de séparations. L’enseignement mettra en évidence les situations d’utilisation adéquate de chacune des techniques en comparaison avec les autres.

Contenu

La compréhension de opérations de séparation nécessite l’introduction de notions de thermodynamique pour prédire les équilibres entre phases mis en oeuvre dans les opérations de séparation. Ces notions seront incluses dans les 4 chapitres de ce cours représentant un type d’opération unitaire :

• Equilibres liquide-vapeur, la distillation;
• Equilibres liquide-liquide, l’extraction liquide-liquide;
• Equilibres solide-fluide, l’adsorption;
• Equilibres gaz-liquide, l’absorption/chromatographie.

Pour chaque opération, les notions de thermodynamique seront rappelées, le principe sera donné avec des exemples d’application et les élèves mettront en oeuvre des méthodes de dimensionnement.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de ce module, les élèves seront capables de concevoir une unité de vapeur en allant dans le détail de la définition du matériel. Ce module est une initiation au monde de l’ingénierie.

Contenu

Le module débute par la présentation des procédés classiques de production d’énergie utilisables dans une usine (génération de vapeur et conversion partielle en énergie électrique avec ou sans cogénération et cas des utilisations de turbine à gaz). Les utilités les plus classiques d’une usine sont présentées avec leur rôle.
Suite à ce cours, les élèves suivront des cours et des travaux dirigés, de technologies pour savoir choisir les appareils et les dimensionner : pompes, compresseurs, ventilateurs, choix des matériaux vis-à-vis de la corrosion.
Ils apprendront à dessiner des schémas de démarrage de projets d’ingénierie : schémas bocs, schémas PFD et isométriques.
Les élèves travailleront sur un projet de conception d’unité de génération de vapeur avec un cahier des charges qui sera donné par un tuteur en petit groupe (2-3 élèves). Ils devront ainsi mettre en oeuvre les connaissances acquises dans ce module et dans deux autres modules: mécanique des fluides et bilans matière et énergie en dimensionnant des pompes, des conduites pour une perte de charge acceptable et un rendement énergétique le plus élevé possible.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’ingénieur GPI est capable d’animer des projets d’amélioration dans un contexte industriel.
Cet enseignement permet de transmettre une démarche en 5 étapes (DMAIC) permettant de mener des projets d’amélioration où la solution n’est pas décidée ni connue à l’avance dans un environnement complexe et multivariable. La démarche consiste à :

• Définir une problématique et cibler un objectif d’amélioration :
• Evaluer une situation de départ et recueillir les bonnes données
• Identifier les leviers d’actions et évaluer leurs effets sur la situation
• Proposer des solutions et les mettre en place
• Valider les solutions mises en place et assurer leur pérennité

La démarche est déroulée en formant les élèves à des outils éprouvés facilitant l’objectivité, l’implication des équipes, la résolution de problèmes et l’efficacité. L’ensemble constitue une boîte à outils de méthodes d’animation d’équipe, de résolution de problèmes et de fiabilisation des processus.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif de cet enseignement est de permettre aux élèves d’analyser des données existantes ou établies par des plans d’expériences :

• Récupérer et trier des données
• Calculs de Probabilités et Statistiques de bases
• Distinguer des valeurs en tenant compte de l’écart-type (test d’hypothèses et intervalle de confiance)
• Modélisation statistique (analyse en composante principale, plans d’expériences)
• Notions de capabilités (par rapport à une spécification client): d’un procédé et d’une analyse.

Ce module est lié au module d’excellence opérationnelle et utilisera des exemples liés à la production dans le but d’une amélioration continue.

Contenu

Mathématiques Appliquées :

• Base des probabilités
• Statistiques de base: moyenne, écart-type, représentation de population (lois de distributions)
• Probabilités et statistique
• Tests d’hypothèses et comparaison (test ANOVA)
• Régression linéaire simple et multiple (méthode des moindres carrés)
• Plans d’expérience et interprétation; chimiques (criblage de facteurs expérimentaux, interaction entre facteurs, méthode des surfaces de réponses)
• Application plan d’expériences aux analyses (Gage R&R) pour étudier la capabilité d’analyses
• Analyse en composantes principales

Informatique

• Récupération de data sous différentes formes de représentation
• Fonctions statistiques sous tableur, sous Python
• Traitement du signal (lignes de base, moyennes glissantes)

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

• Connaître l’environnement économique pour comprendre la nécessité de la performance : macro-économie, micro-économie et gestion des personnes
• Décrypter les grandes tendances de la mondialisation et articuler les concepts économiques avec des points d’actualité en privilégiant les axes de la responsabilité et de la solidarité
• Acquérir les compétences d’une communication favorisant une qualité relationnelle avec soi-même et autrui
• Etre en mesure de conduire ou de participer à un projet d’innovation

Contenu

Economie

• L’environnement de l’entreprise et les mutations actuelles du paysage économique; distinction entre macro-, micro- et méso-économie
• Théories économiques et environnement sociétal
• Application sur des thèmes présents dans l’actualité économique mondiale

Communication non violente
Elaborée par Marshal Rosenberg, l’intention de la C.N.V. est de créer une qualité de relation avec soi-même et les autres favorisant la satisfaction des besoins fondamentaux de chacun de façon harmonieuse et pacifique. Au sein des équipes, cette pratique permet de développer un climat de confiance, de coopération et de solidarité quel que soit le rôle de chacun, et offre des outils qui permettent de clarifier les enjeux, faciliter la prise de décision et la mise en oeuvre de projets. C’est aussi un langage qui, naturellement, facilite la résolution de conflits.

Management de projet
Développements récents dans le management de projet: méthodes agiles, design thinking, co-conception

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Ce bloc de compétences est le 2ème d’une série de 5 blocs, dont la finalité est d’obtenir le niveau de compétence C1 minimum sur l’échelle CECRL (Cadre Européen Commun de Référence pour les Langues).
Les objectifs des enseignements sont de leur donner les éléments techniques en anglais pour travailler dans un contexte professionnel.

Contenu

• Connaître le vocabulaire lié aux entreprises (business, métiers, …)
• Connaître le vocabulaire métier (chimie, procédés, appareils)
• Pouvoir participer ou animer une réunion
• Pouvoir rédiger une note technique
• Pouvoir communiquer par téléphone avec des clients ou fournisseurs
• Savoir se présenter et de se vendre en milieu professionnel

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

Connaître et comprendre le comportement chimique de différentes grandes familles minérales et de procédés industriels :

• Chimie des phosphates
• Chimie des carbonates
• Chimie des métaux
• Chimie du Chlore
• Chimie des oxydes
• Silice, Sol gel
• Chimie de terres-rares

Contenu

Propriétés des molécules :

• Couleur et magnétisme: champs de ligands
• Acidité-basicité: Bronsted, Lewis, Lux-Flood, Concept généralisé
• Oxydo-réduction: Potentiel E, Diagramme de Frost (E-pH), influence du pH et des ligands

Réactivités et mécanismes de réactions des complexes inorganiques :

• Notion de stabilité (thermodynamique), labilité/inertie (cinétique)
• Constante de formation partielle et globale
• Réactions de substitution : mécanismes associatifs/dissociatifs
• Réactions d’oxydo-réduction : mécanismes de sphère externe/interne
• Corrosion

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif de cet enseignement est d’apprendre à concevoir et exploiter un procédé complet de chaîne du solide humide pour fabriquer une poudre ou un solide divisé mis en forme. Le fort lien entre chaque étape du Procédé et la qualité du produit est précisé et les paramètres critiques agissant sur la qualité seront connus. Le risque d’hygiène lié à la manipulation des poudres et le risque d’explosion des poudres sont présentés et les élèves apprendront à déterminer les conditions de mise en sécurité adéquates lors du séchage ou du broyage.

Contenu

La chaîne du solide humide est d’abord présentée et comparée aux autres voies d’accès à des solides divisés: voie sèche et voie fondue.
Ensuite, les opérations unitaires de la chaîne du solide humide sont détaillées les unes après les autres en faisant l’état des lieux des phénomènes élémentaires qui s’y déroulent, les lois physico-chimiques qui les régissent et les paramètres critiques qui influencent la qualité et la productivité.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de ce module, les élèves seront capables d’estimer et d’utiliser des propriétés thermodynamiques (de corps purs, de mélanges, de réactions chimiques) dans des cas généraux où l’idéalité n’est pas respectée dans le but de prédire le comportement d’unités de production ou de les concevoir. Dans ce cadre, les élèves manieront le logiciel ASPEN largement utilisé dans le métier pour faciliter considérablement les calculs.
Ils pourront ensuite simuler des procédés à l’état stationnaire en vue de satisfaire les exigences en matière de rendement, qualité, environnement et d’optimiser la performance globale du système.

Contenu

Les propriétés thermodynamiques des mélanges sont essentielles pour prédire et concevoir les procédés industriels. Ces propriétés peuvent se trouver dans la littérature mais réduite à des cas très limités: produits historiquement étudiés, conditions de travail facilement mesurables avec précision. Les procédés industriels eux, mettent en oeuvre des situations complexes (mélange multiples de composition variables, molécules non étudiées) dont il est irréaliste de connaître les valeurs expérimentales de propriétés couvrant toutes les plages d’utilisation. Le recours à des modèles et des logiciels de calcul est une nécessité.
Ce module présente aux élèves les modèles thermodynamiques semi-empiriques permettant de prédire l’évolution des propriétés (6h de cours et 4h de TD classiques) de phases fluides :

• Des corps purs (équations d’état, méthode de contribution de groupes dans le cas de molécules non décrites dans la littérature),
• Des mélanges (modèles d’excès, équations d’état) y compris des mélanges ioniques (coefficients d’activités apparentés Debye-Huckel).

Les élèves mettent en oeuvre ces modèles dans des cas concrets industriels en bénéficiant des moyens de calcul de logiciel ASPEN (14h de TD ASPEN). Il leur est demandé de choisir les bons modèles et paramétrages afin :

• D’évaluer les propriétés d’un fluide réfrigérant qu’ils utiliseront au cours d’une séance de travaux pratiques sur une machine frigorifique,
• D’évaluer l’enthalpie d’une réaction industrielle,
• D’évaluer des diagrammes d’équilibre liquide/vapeur de mélanges complexes,
• De prédire l’absorption d’un gaz à l’équilibre en vue de le purifier à l’aide d’un liquide comportant des ions et mettant en oeuvre des réactions chimiques (purification du CO2)

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de cet enseignement, les élèves seront capables d’aborder un problème de modélisation dynamique et de simulation d’un procédé en relation avec l’application principale envisagée ici : la mise en oeuvre de techniques transitoires pour la détermination de propriétés physico-chimiques.
L’objectif est d’entraîner les élèves à l’acte de modéliser dans le domaine des régimes transitoires en Génie des Procédés à l’aide d’exemples traités. Dans ce contexte très lié à l’Automatique et à l’estimation paramétrique, on utilise le plus souvent des modèles « à façon » dont la mise au point mobilise les connaissances préalables en Génie des Procédés plutôt que l’utilisation de logiciels de simulation de procédés.

Contenu

Modélisation dynamique :

• Etablissement des bilans matières et bilans d’énergies dans différents types de systèmes sièges de phénomènes physiques, chimiques ou physico-chimiques
• Notions de systèmes lents et rapides
• Résolution des bilans dynamiques sous Matlab

Notions de base de la dynamique des systèmes :

• Entrées, sorties, états
• Linéarité/non linéarité ; linéarisation d’un modèle autour d’un point stationnaire (obtention du linéarisé tangent)
• Modèles entrées/sorties versus modèles d’états. Notion de fonctions de transfert dans le cas linéaire à paramètres constants

Estimation de paramètres physico-chimiques :

• Notion d’identifiabilité expérimentale et théorique
• Estimation des paramètres par la méthode des moments et la méthode du modèle
• Calcul des intervalles d’incertitudes sur les paramètres

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de cet enseignement, l’ingénieur Procédés, en interaction avec des instrumentistes ou ingénieurs de contrôle, sera capable de :

• Diagnostiquer des boucles de régulations sur un procédé existant,
• Réduire la variabilité des régulations,
• Participer à l’établissement de l’Analyse fonctionnelle générale,
• Comprendre / mettre à jour des schémas de boucles de régulation (sur P&ID),
• Définir la stratégie de contrôle,
• Dimensionner les vannes de régulation (l’actionneur le plus courant)
• Adapter la solution à la dynamique du système.

Contenu

Partie 1 : problématique de la conduite des procédés

• Introduction à la conduite des Procédés
• Introduction à la régulation PID
• Exemples de réglages PID (1 à 2 exercices dont 1 noté)
• Technologie des organes de mesures et de contrôle et schématique P&ID
• Visite d’un pilote industriel (en fin de module)

Partie 2 : méthodes et schémas de régulations

• Stratégies de Régulation (autre que boucle simple)
• TD d’application Analyse fonctionnelle et commande

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif de cet enseignement est de permettre aux élèves de pouvoir résoudre numériquement leurs problèmes de génie des procédés et en particulier :

• Optimisation: recherche d’optimum de systèmes multicritères
• Des équations différentielles à dérivées partielles

La résolution numérique se fera par programmation informatique.
A l’issue de ce module, les élèves seront capables de mettre en place la méthode numérique la mieux adaptée à leur problème, d’en comprendre les problématiques numériques ainsi que d’avoir un regard critique sur les résultats obtenus.

Contenu

Mathématiques appliquées :

• Optimisation multicritère
• Identification paramétrique (intervalle de confiance, analyse de sensibilité)
• Mise en équation et résolution des problèmes physiques complexes (bilans)
• Classification des équations aux dérivées partielles (Partial Differential Equations) et résolutions numériques (différences finies, volumes finis)

Informatique : 

• Recherche d’optimum (point de fonctionnement d’un réacteur)
• Résolution numérique d’un profil thermique de réacteurs chimiques (non isotherme)

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :

Ce bloc de compétences est le troisième d’une série de 5 blocs, dont la finalité est d’obtenir le niveau de compétence C1 minimum sur l’échelle CECRL (Cadre Européen Commun de Référence pour les Langues).

Les objectifs des enseignements dans ce module sont :

• Le développement des compétences linguistiques
• Le développement des compétences communicatives
• La connaissance des différentes cultures d’entreprise
• La connaissance de la gestion des conflits
• Une auto-évaluation des compétences (écrites, orales, linguistiques) permettra à chaque élève de mettre en place ses propres plans d’actions pour atteindre le niveau C1 en année 5

Contenu

• Gérer et mener à bien une situation professionnelle conflictuelle
• Analyser un texte et rédiger un commentaire
• Rédaction et composition de textes
• Faire une présentation orale sur un sujet imposé et/ou libre (actualité, environnement, géopolitique, santé, Génie des Procédés, …)
• Auto-évaluation et plan d’amélioration personnalisé proposé par l’enseignant

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :

• Assimiler les différentes fonctions de l’entreprise et leurs relations, progresser dans la connaissance du fonctionnement économique des entreprises, intégrer les missions/responsabilités du chef d’entreprise et comprendre ses logiques comportementales
• S’initier à la réflexion éthique sur les enjeux et défis liés aux technologies numériques dans l’entreprise et particulièrement dans le domaine des biotechnologies
• Mieux se connaître dans ses relations avec les autres à travers un test psychologique de référence

Contenu

Jeu d’entreprise :
Diabolo-IPAJE est un jeu d’entreprise qui privilégie la mise en situation, le travail en sous-groupe, l’échange, la mutualisation des compétences. Débriefing permanent pendant le déroulement de la session et à l’issue de la session.
La simulation en ligne constitue l’ossature du séminaire, sur laquelle viennent se greffer :

• des obligations et évènements externes conjoncturels que les élèves sont amenés à analyser de façon critique pour en évaluer l’impact sur leur entreprise.
• des travaux annexes
• des apports de connaissances par le dialogue avec les animateurs et la lecture des documents de la simulation.

Ethique (digitalisation et biotechnologies)
Ce cours d’éthique des technologies numériques vise à sensibiliser l’élève aux challenges éthiques qui accompagnent l’émergence des nouvelles technologies numériques. Ce cours sera l’occasion d’initier l’élève à la place de l’éthique dans la réflexion et l’action humaine. Après une introduction aux fondamentaux de la réflexion éthique, l’accent sera mis sur l’investissement participatif.

MBTI
Le MBTI est un test de référence fondé sur une typologie de 16 types de personnalités.
Si la passation du questionnaire MBTI® n’est pas suffisante, un travail complémentaire en groupe permet de s’approprier les 16 types de personnalité et de découvrir les utilisations de cette connaissance de soi dans les relations professionnelles.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de ce module, les élèves auront acquis des connaissances de bases suffisantes dans les domaines du vivant pour être des interlocuteurs compétents dans des équipes pluridisciplinaires : biologistes, biochimistes, pharmaciens.

Contenu

Biochimie

• Introduction et définitions
• Biochimie structurale (molécules du vivant)
• Génie enzymatique
• Génie métabolique (les voies métaboliques, aérobiose/anaérobiose)

Microbiologie

• Description cellule et physiologie
• Types de micro-organismes (levures, champignons, bactéries)
• Cultures, conservation, identification

Culture cellulaire

• Description cellule et physiologie
• Types de cellules
• Cultures, conservation, identification

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

A l’issue de ce module, les élèves auront les connaissances de base en génie des procédés appliquées à mises en oeuvre de systèmes vivants, ou de leurs constituants dans le cadre d’une production.

Contenu

• Génie des bio-réacteurs et Génie de la réaction chimique appliquée à la fermentation
• Modèles de croissance et de production
• Applications en bioproduction :
  -Fermenteurs (micro-organismes, levures, champignons, bactéries)
  -Cytoculteur (cellules animales)
• Exemples de bioprocédés industriels
• Conférences (méthanisation, traitement des eaux, bio-production d’acides aminés, production d’anticorps monoclonaux)
• Réglementation bio
• Techniques de séparation appliquées aux biomolécules :
  -Séparation chromatographique
  -Techniques membranaires (micro, UF, nano, osmose inverse, electro)

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’objectif de ce module est de donner aux apprenants les outils pour réduire les consommations énergétiques et améliorer la performance des Procédés. Le module complète les connaissances en transfert thermique déjà acquises en abordant le transfert radiatif en démontrant dans quels cas il devient non négligeable et comment il doit être modélisé. Le principe et les efficacités des machines thermiques (production de froid, pompes à chaleur) et les systèmes de la production d’électricité (turbines à vapeur, turbine à gaz, cogénération) sont présentés.
Ensuite, deux méthodes d’efficacité énergétique seront détaillées et appliquées et les machines thermiques économes en énergies seront présentées. Enfin, une introduction à l’Intensification des Procédés donnera aux apprenants une approche pour améliorer significativement (lorsque possible) l’efficacité des procédés.

Contenu

Ce module se décompose en 4 parties :

• Transferts radiatifs et application (fours)
• Machines thermique (production de froid, pompe à chaleur, turbine à vapeur, turbine à gaz, cogénération)
• Efficacité énergétique: Méthode du pincement et Optimisation Exergétique, applications particulières (multiples effets, pompes à chaleur)
• Intensification des Procédés

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques)

L’ingénieur GPI sera capable de définir, concevoir et opérer l’usine 4.0. Il est un acteur de la mise en place de la « digitalisation » des Procédés par son rôle intégrateur de tous les corps de métiers. L’enseignement de ce module forme un socle de compétences permettant de :

• Comprendre les systèmes automatisés, les architectures des systèmes d’information et leurs modes de communication et d’interaction
• Interpréter les données et imaginer des solutions d’intelligence artificielle

Pour faciliter la mise place des solutions pertinentes et de « challenger » ses interlocuteurs (corps de métiers et fournisseurs). En particulier, ce module d’apprentissage démystifie la notion d’intelligence artificielle.

Contenu

L’enseignement de ce module vient compléter les connaissances nécessaires pour la mise en oeuvre de la Digitalisation des procédés et sera divisé en 5 chapitres reliés aux domaines où la digitalisation concerne les Procédés :

Le chapitre Environnement/Infrastructure/Connectivité apporte aux élèves la connaissance de l’architecture des systèmes de contrôle des usines, des systèmes de stockage de la donnée, de l’utilisation d’objets connectés avec les possibilités de communication, d’interaction et d’autonomie qu’ils offrent. Les problèmes de cyber sécurité sont enfin présentés pour donner aux futurs ingénieurs le regard critique nécessaire pour gérer les risques de la mise en place de solutions connectées sur un site industriel pouvant être classé Seveso.

Le chapitre analyse de la performance complète la formation en abordant :

• Les méthodes tri, de classement et de traitement de données (Data mining),
• L’analyse avancée des données ou Intelligence Artificielle en distinguant :
  o Les méthodes de Machine Learning avec les réseaux de neurones et des méthodes probabilistes comme les réseaux Bayésiens, les arbres de décisions;
  o Les Systèmes de Gestion des Règles (BRMS en Anglais) avec des exemples d’application à l’industrie chimique.

Le chapitre automatisation, robotisation et cobotisation présentera un panorama des méthodes de contrôle avancé (Advanced Process Control) et en particulier les méthodes de contrôle prédictif multivarié (MPC) seront détaillées. Une visite d’une usine 4.0 permettra aux élèves de connaître des exemples de robotisation et de cobotisation qui pourraient leur être utiles.

Le chapitre jumeau numérique présente le concept d’usine virtuelle qui inclut une maquette 3D interactive et un simulateur complet des unités industrielles. Les élèves manipuleront des maquettes 3D pour en comprendre le potentiel et utiliseront des simulateurs pour mettre au point une stratégie de contrôle sous forme de projet.

Enfin, le chapitre Culture numérique et organisation est abordé dans le module de SHES qui aborde les méthodes collaboratives et la méthode AGILE.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :

A l’issue de ce module, les élèves seront capables de concevoir une unité industrielle de production efficiente et en particulier économe en énergie (utilisation des connaissances d’efficacité énergétique) et dont les risques sont maîtrisés.

Contenu

Le module inclut quelques cours/TD sur :

• Les schémas PID (instrumentation et régulation incluses)
• La sécurité des appareils classés (risque pression, machines tournantes, fours, stockage)
• Les revues PDF sur schéma
• Les analyses des risques (AMDEC, HAZOP)

Les élèves concevront une unité de production dont le bilan matière complet est connu (réalisé dans le module Simulation statique des Procédés et thermodynamique -S7M3). Les tuteurs expérimentés encadreront ce projet pour lequel les élèves seront répartis en petits groupes.

Les élèves devront suivre un cahier des charges précis qui inclut :

Pour l’unité complète :

• Le schéma PDF
• Le choix des technologies y compris ceux des traitements des effluents
• Le choix du matériel principal et des matériaux
• L’analyse des consommations énergétiques
• Une stratégie d’efficacité énergétique
• Liste des équipements principaux

Sur un équipement choisi avec le tuteur :

• Dimensionnement de l’équipement
• Conception de détail de l’environnement de l’appareil (stockage, alimentation, rétentions, lignes, instrumentation)
• Conception de la stratégie de contrôle/commande et sécurités associées
• PID et analyse des risques
• Liste des équipements de détails

Un rapport est rendu au tuteur qui fera un retour oral (corrections, remarques) après correction.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :

Ce bloc de compétences est le quatrième d’une série de 5 blocs, dont la finalité est d’obtenir le niveau de compétence C1 minimum sur l’échelle CECRL (Cadre Européen Commun de Référence pour les Langues).

Les objectifs des enseignements dans ce module sont :

• Approfondir les compétences linguistiques
• Préparer les élèves à partir à l’étranger
• Se préparer à l’interculturalité
• Approfondir les compétences en anglais techniques : lecture et rédaction de rapports scientifiques
• Préparer les élèves aux examens de Cambridge

Contenu :

• Culture d’entreprise
• Se préparer pour partir vivre une expérience professionnelle à l’étranger
• Lecture et analyse de documents techniques
• Rédaction de résumés d’articles
• Présentation orale : support et discours
• Activités de préparation aux examens de Cambridge

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :

• Aborder la gestion dans sa dimension pluridisciplinaire, au confluent du droit, de l’économie et des RH, sans oublier l’analyse de la performance de l’entreprise à travers les notions de rentabilité, d’équilibre et d’autonomie financière
• Se repérer dans les démarches couramment utilisées dans la conduite et l’accompagnement du changement
• Acquérir les notions essentielles du droit du travail pour pouvoir les mobiliser en pratique. Maîtriser le vocabulaire juridique afin de poser les problèmes juridiques clairement face à des interlocuteurs spécialisés, être suffisamment autonome sur certains sujets et faire les bons choix.
• Comprendre la notion d’interculturalité et d’intraculturalité, se décentrer par rapport à sa propre culture et appréhender les variations culturelles dans l’entreprise.

Contenu

Interculturalité

Ce cours propose une réflexion sur l’interculturalité. Les élèves tenteront d’en comprendre les enjeux par des études de cas et témoignages. Une lecture sociologique et anthropologique servira d’appui et aidera à prendre la distance et à dépasser la vision trop simple qui réduit « le management interculturel » à l’application de recettes apprises au service de « bonnes conduites ».

Gestion- Droit du travail

Le cours de Gestion doit permettre aux élèves de s’initier à la gestion de l’entreprise, comprendre la logique comptable et financière et se familiariser avec le lexique propre à la comptabilité financière et à la comptabilité de gestion (emplois et ressources, comptes, plan comptable, bilan, compte de résultat…). L’accent sera mis sur la mesure de la performance financière de l’entreprise (TSIG, EBE, CAF…) d’une part, et de sa gestion (différentes marges et seuil de rentabilité), d’autre part. L’analyse financière sera abordée afin de permettre aux élèves d’apprécier la solidité d’une entreprise (solvabilité et de liquidité), sa profitabilité et sa rentabilité.

Le cours de Droit du travail abordera principalement la vie du contrat de travail : organisation juridictionnelle du contrat de travail, les fautes, procédures disciplinaires et sanctions, les conditions de travail, la modification du contrat de travail et des conditions de travail.

Conduite du changement

La transformation numérique des entreprises amène à porter une attention particulière à la conduite du changement et l’accompagnement des salariés. Le cours s’attachera à préciser ce qui fait la difficulté du changement dans les groupes humains, à identifier les principales méthodes d’accompagnement du changement à l’appui de cas concrets.

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :
Ce bloc de compétences est le dernier d’une série de 5 blocs, dont la finalité est d’obtenir le niveau de compétence C1 minimum sur l’échelle CECRL (Cadre Européen Commun de Référence pour les Langues).

Les objectifs des enseignements dans ce module sont :

• La validation des compétences rédactionnelles et orales en Anglais
• La préparation des élèves à la certification Cambridge: C1 Advanced

Contenu :

• Rédaction d’un rapport en Anglais d’une activité (période en entreprise, activité dans une association ou autre à l’international, recherche bibliographique sur un cours à l’international) et soutenance orale
• Une semaine intensive pour la préparation de la certification

Acquis de la formation (objectifs pédagogiques) :
L’objectif de ce module est d’expérimenter l’immersion dans une culture étrangère, d’observer les situations, les comparer avec des situations identiques vécues en France.

Contenu :
Les élèves devront suivre un module de SHES dans leur université d’accueil ou bien se créer une expérience personnelle dans une association du pays.