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La maîtrise de la simulation revient à orchestrer une longue chaîne de compétences

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Mathématiciens, ingénieurs et informaticiens unissent leur savoir-faire pour concevoir et utiliser les outils de la simulation numérique.

La maîtrise de la simulation revient à orchestrer une longue chaîne de compétences
La maîtrise de la simulation revient à orchestrer une longue chaîne de compétences © Le centre d’innovation de l’université technologique de Compiègne, qui a coûté 13 millions d’euros, abrite une salle de réalité virtuelle.

Au commencement était le nombre... "Faire de la simulation numérique, c’est mettre en équations le comportement de la matière, pour l’étudier", définit François Costes, de l’association Nafems, qui accompagne les industriels dans leur usage de la simulation. Avant qu’une entreprise n’obtienne une réponse à ses questions sur le comportement d’un système, c’est une longue chaîne de savoir-faire qui intervient. Mathématiques, physique ou informatique, ils se succèdent, s’entremêlent, multiplient les allers-retours. "La compétence la plus importante est de savoir mettre ensemble ces différentes compétences", analyse Georges-Henri Cottet, le directeur d’Amies, un labex porté par le CNRS qui vise à rapprocher maths et entreprises.

Première étape : le physicien (biologiste, géologue…) définit ses attentes. Veut-il étudier un matériau, la Terre, le cœur ? Simuler la fatigue d’une structure ou optimiser le poids d’un objet ? Comme dans un laboratoire, c’est à l’ingénieur ou à un diplômé d’un master de physique, parfois docteur, de fournir paramètres et lois physiques.

Trois grandes voies de formation

Diplôme d’ingénieurs : Les grandes écoles généralistes pour leur niveau en maths et maths appliquées, ou les écoles spécialisées en mécanique numérique ou simulation (UTC, Eisti, Insa Lyon, Estaca, Ensimag, SupMeca, Enseirb-Matmeca…)

Master à l’université : en mathématiques appliquées, simulation numérique, modélisation ou calcul scientifique. En école d’ingénieurs : Centrale Nantes, UTC, Centrale Paris. Formation mixte : université Paris-Saclay.

Doctorat : La simulation est l’un des rares univers où les docteurs sont très prisés des entreprises privées. Toutes les écoles d’ingénieurs et tous les masters spécialisés en simulation proposent de poursuivre en thèse.

 

Ses attentes sont alors traduites en équations. Une étape purement mathématique. Quand cette modélisation est complexe, elle est assurée par un mathématicien, titulaire d’un master de calcul scientifique ou d’un doctorat, ou par un ingénieur spécialisé en mathématiques. Très présent dans les laboratoires publics, le mathématicien pur se rencontre moins dans les entreprises, sauf dans quelques services de R&D de grands groupes.

Ensuite seulement intervient le spécialiste en mathématiques appliquées, qui traduit en langage numérique cette description mathématique du comportement de la matière. Certains l’appellent ingénieur en calcul scientifique ou analyste numérique. Chez un éditeur, dans une SSII ou un grand groupe, il est qualifié d’ingénieur de développement quand il continue d’améliorer un logiciel. Il a forcément des compétences informatiques, même si, dans les grosses structures, des informaticiens peuvent prendre le relais.

La mécanique, filière reine

Ces étapes peuvent être réalisées par les éditeurs de logiciels. Ils recrutent des ingénieurs en mécanique, des informaticiens pour le développement et de rares mathématiciens, experts ponctuellement appelés en renfort. Pierre Eliot est responsable technico-commercial de Simulia, la gamme logicielle dédiée à la simulation réaliste de Dassault Systèmes. "Pour la construction du logiciel lui-même, nous faisons appel à des développeurs au profil très théorique en informatique et mathématiques, et à des physiciens, souvent docteurs. Pour l’avant- et l’après-vente, en contact avec les clients, nous employons surtout des ingénieurs en mécanique. Ce sont plutôt des généralistes, diplômés de grandes écoles. Seuls ceux qui conçoivent une pièce ou valident un système pour nos clients ont des profils très techniques." Lui-même est diplômé de Centrale Lyon, option mécanique et mathématiques numériques. Chez Altair, éditeur de la suite HyperWorks, "nous avons besoin de personnes qui ont une très bonne compréhension de la physique, explique le directeur technique Boris Royer. Quand nous recrutons un mathématicien pour le développement, il doit avoir une forte compétence en physique".

L’ingénieriste Sopra Group héberge à Toulouse son entité dédiée à l’aéronautique, qui abrite une forte activité simulation. "Avec une spécificité : la modélisation de systèmes, précise François-Marie Lesaffre, le responsable de la simulation. Nous cherchons un équilibre entre les ingénieurs généralistes ; les ingénieurs automaticiens, qui feront de la modélisation ; et les ingénieurs aéronautiques pour leur compréhension des systèmes sous-jacents." La simulation nécessite d’énormes capacités de calcul. Pour ses ordinateurs, elle a besoin d’ingénieurs en systèmes informatiques – ou ingénieurs d’études en calcul scientifique – et de chefs de projet en calcul haute performance. Ils administrent les supercalculateurs, choisissent leur architecture et travaillent pour des projets industriels complexes.

Faut-il des compétences particulières pour utiliser ces logiciels ? "La simulation se démocratise, on pourrait croire qu’elle peut être confiée à des techniciens. Mais la machine produit toujours des résultats. Il faut des ingénieurs pour les examiner avec un regard critique", plaide Alain Rassineux, professeur à l’UTC de Compiègne et responsable de l’équipe "mécanique numérique" du laboratoire Roberval (CNRS-UTC). Selon lui, les industriels sont très friands d’ingénieurs mécaniciens ayant un solide bagage mathématique, une compétence qui leur permet de manipuler les outils de la simulation. Mais les entreprises ont de plus en plus besoin de physiciens. "Avant, certaines tâches pouvaient être confiées à des mathématiciens ou à des informaticiens. Avec la complexification des phénomènes physiques étudiés, ce n’est plus possible."

Les chercheurs, de Centrale Nantes notamment, tentent de mettre au point des modèles aux équations simplifiées pour obtenir des réponses en temps réel. On est loin d’avoir fait le tour des comportements des matériaux. Chez Dassault Systèmes, on recrute des ingénieurs sachant coupler différentes physiques. Autant d’opportunités pour les physiciens forts en maths. Ou les mathématiciens forts en physique...

Cécile Maillard

"Construire grâce à la simulation est magique !"

Bilal Bendjeffal, 26 ans, ingénieur en calcul de structure chez Altair

"C’est en me spécialisant en troisième année d’école d’ingénieurs (Enivl) que j’ai appris mon métier. Chez Altair, je ne fais pas partie de l’équipe de développement du logiciel, mais je travaille sur son utilisation. Avant la vente, j’aide les clients à valider leur projet. Après, je peux leur donner des précisions s’ils butent sur un obstacle, ou faire légèrement évoluer le logiciel si besoin. Parfois, il faut réaliser le projet pour le client. Dans mon équipe, nous travaillons sur tous les secteurs, mais avec nos spécialités propres. Je suis expert en optimisation, cherchant, par exemple, quelle forme appliquer à une pièce en fonction de tels ou tels contraintes et objectifs. Grâce aux moyens de calcul de plus en plus fous, ce métier évolue sans arrêt. Voir le produit réel construit grâce à la simulation reste magique !"

 

 
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