CNC Sciences Industrielles — MZA Prépa Excellence.
Sciences Industrielles
CNC
Un espace de préparation intensive aux systèmes techniques : analyse fonctionnelle, cinématique, statique, dynamique, chaînes d’énergie et d’information, automatique, asservissements, modélisation et stratégie concours.
Les grands domaines à maîtriser.
01 • Analyse fonctionnelle
Besoin, fonctions de service, contraintes, exigences et architecture système.
02 • Chaîne d’énergie
Alimenter, distribuer, convertir, transmettre et agir.
03 • Chaîne d’information
Acquérir, traiter, communiquer et commander.
04 • Cinématique
Liaisons, mouvements, vitesses, accélérations et mécanismes.
05 • Statique
Actions mécaniques, torseurs et conditions d’équilibre.
06 • Dynamique
Principe fondamental, inertie, énergie et mouvement.
07 • Modélisation
Schémas-blocs, fonctions de transfert et modèles multi-physiques.
08 • Automatique
Boucle ouverte, boucle fermée, stabilité, précision et rapidité.
09 • Stratégie CNC
Lecture du système, hypothèses, calculs, validation et rédaction technique.
Six réflexes pour analyser un système.
Comprendre le système avant de calculer.
Repérer la fonction principale
Que doit réaliser le système et avec quelles performances ?
Identifier les sous-systèmes
Capteur, commande, actionneur, transmission, effecteur.
Construire le modèle
Schéma cinématique, bloc fonctionnel, loi entrée-sortie.
Valider
Comparer modèle, résultat attendu et contraintes du cahier des charges.
Problèmes type CNC Sciences Industrielles.
Mission 1 — Bras robotisé
Un bras plan comporte deux solides articulés par deux liaisons pivot.
- construire le schéma cinématique minimal ;
- identifier les paramètres de position ;
- exprimer la position de l’effecteur ;
- déterminer sa vitesse ;
- étudier une configuration singulière ;
- interpréter la mobilité du mécanisme.
Mission 2 — Système de levage
Une plateforme est entraînée par un moteur à travers un réducteur et un tambour.
- faire le bilan des actions mécaniques ;
- déterminer le couple statique requis ;
- prendre en compte le rendement de transmission ;
- calculer le couple en phase d’accélération ;
- évaluer la puissance mécanique ;
- vérifier le dimensionnement du moteur.
Mission 3 — Asservissement de position
Un moteur commande la position d’un axe avec retour par capteur.
- identifier entrée, sortie et consigne ;
- construire le schéma-blocs ;
- établir la fonction de transfert en boucle fermée ;
- étudier la précision statique ;
- discuter la rapidité ;
- analyser qualitativement la stabilité.
10 minutes — 6 réflexes SI.
01
Une liaison pivot autorise combien de mobilité relative dans le modèle idéal 3D ?
02
Un réducteur augmente généralement couple ou vitesse en sortie ?
03
Une boucle fermée introduit quel principe essentiel ?
04
Pour un solide en équilibre, que doit vérifier le torseur résultant des actions ?
05
Une réponse très rapide mais fortement oscillante révèle quel compromis ?
06
Un modèle ne respecte pas le cahier des charges : que faut-il conclure ?
Les outils à mobiliser vite.
Équilibre statique
À appliquer au système correctement isolé.
Dynamique
Ou formulation adaptée au solide avec moment dynamique.
Puissance
Pour une action mécanique de rotation.
Boucle fermée
Pour un retour négatif dans la convention usuelle.
Système automatisé de tri industriel.
Contexte
Un convoyeur intelligent transporte des pièces vers plusieurs postes. Un capteur détecte les pièces, un automate traite l’information et un actionneur oriente les pièces vers la bonne sortie.
Partie A — Analyse fonctionnelle
- identifier la fonction principale ;
- définir deux contraintes ;
- établir la chaîne d’information ;
- établir la chaîne d’énergie ;
- identifier les flux échangés.
Partie B — Mécanique
- modéliser la transmission du convoyeur ;
- calculer la vitesse linéaire ;
- déterminer le couple requis ;
- estimer la puissance moteur ;
- prendre en compte le rendement.
Partie C — Automatique
- modéliser la boucle de vitesse ;
- établir le schéma-blocs ;
- déterminer la fonction de transfert ;
- étudier la précision ;
- discuter stabilité et rapidité.
Partie D — Validation
- comparer le temps de réponse au cahier des charges ;
- vérifier la puissance disponible ;
- identifier un risque de saturation ;
- proposer une amélioration ;
- rédiger une conclusion technique.
Les erreurs typiques en SI.
Système mal isolé
Les actions mécaniques deviennent incohérentes.
Liaison mal modélisée
La mobilité du mécanisme est fausse dès le schéma cinématique.
Rapport de transmission inversé
Erreur fréquente entre vitesse, couple et rapport.
Rendement oublié
La puissance réelle nécessaire est sous-estimée.
Retour mal signé
Une erreur dans le signe de boucle change totalement le modèle.
Validation absente
Un calcul seul ne suffit pas : il faut vérifier le cahier des charges.
Avant de quitter une question.
Testez vos réflexes système.
Le score s’affiche sans révéler la correction.
CNC Sciences Industrielles — Mode Concours
L’élève apprend à passer rapidement du système réel au modèle, du modèle aux équations, puis des équations à une validation par rapport au cahier des charges.