Ingénierie du futur : l’essor des MEMS appelle à un management adapté

L’école d’ingénieurs ESIEE PARIS s’est récemment associée à Agoranov, incubateur public d’entreprises innovantes, pour mettre en place un programme d’accélération technologique unique en Europe dédié à l’essor des micro et nano technologies et l’ingénierie du futur, l’ESIEE connect. HOW est allé à la rencontre de Jean-Baptiste Bardon, Directeur du programme ESIEE Connect, à l’occasion du lancement du 2ème appel à candidature.

Les microsystèmes connaissent aujourd’hui leur troisième révolution : après l’électronique embarquée dans l’automobile et dans le smartphone, c’est désormais au tour de l’Internet of Thing de bouleverser le paysage, en venant signer le boom des systèmes MEMS (micro-electromechanical system). Avec pas moins de 50 milliards d’objets connectés d’ici 2020, les MEMS seront le centre névralgique de la smart city et de la ville servicielle de demain. Voiture autonome, smart manufacturing, smart building, wearable tech, réseau mobile 4 et 5G devraient amener leur secteur à une croissance de + 14% en valeur, selon Yole Developpement, grâce notamment à la demande des MEMS RF et capteurs pour la reconnaissance d’image et interrupteur d’optique, les MOEMS.

Derrière les grandes innovations et la recherche d’autonomie des machines se cache le succès de tout un monde, celui de la miniaturisation. Au regard des lois d’échelle, l’architecture des micro capteurs permet de changer la structure des systèmes pour une approche décentralisée, des fonctionnalités mises en réseau, une diminution de la consommation des dispositifs techniques, et vient également ajouter toujours plus d’intelligence embarquée. Champ pluridisciplinaire et à forte expansion économique, les MEMS invitent aujourd’hui à un management total de l’ingénierie de la haute technologie. Explication avec Jean-Baptiste Bardon.

Pouvez-vous définir ce que sont les MEMS ?

Les MEMS, acronyme de micro-electromechanical systems, sont des microsystèmes électromécaniques de taille de l’ordre du millimètre carré, voire à l’échelle du nanomètre pour certaines catégories de systèmes techniques. L’idée est de réaliser une fonction de capteur ou d’actionneur grâce à l’électromécanique, à l’image d’un interrupteur, soit pour une prise de données, soit pour une autre mesure comme l’accélération, la pression atmosphérique, la qualité de l’air et déclencher d’autres actions selon la technologie que l’on veut développer.

Arrivés dans les années 70, les microsystèmes ont très vite été comparés à ce que fut le transistor à la révolution électronique. Ils sont utilisés dans tous les secteurs, de la téléphonie à l’automobile en passant par le médical, l’aéronautique ou encore l’efficacité énergétique. Ces puces sont donc au cœur de notre quotidien : un smartphone compte ainsi en moyenne 10 MEMS et une voiture autonome 50 MEMS.

Quelles sont les applications des MEMS ?

Les MEMS permettent d’être plus précis dans la recherche de données, et d’interagir avec ce que l’on va développer. Le monde des MEMS rencontre celui des objets connectés puisqu’ils représentent la brique qui va leur permettre de communiquer entre eux et leur environnement. Ils sont ainsi devenus essentiels à l’interconnexion des objets : ce sont les yeux, les mains et les différents membres du corps humain, autrement dit le réseau de capteurs de mesure et de capacité de calcul. Après, reste bien évidemment le cerveau (du dispositif technique), à savoir le processeur qui, lui, va permettre d’utiliser ces données pour la prise de décision et l’exécution du programme.

De manière générale, les MEMS sont les éléments centraux des produits de haute technologie. Dans le cas d’un robot, ils correspondent par exemple aux capteurs pour la reconnaissance d’objets (système de capteurs optiques), la perception 3D, ou encore pour la réalisation de nez électroniques. Tout tient, aujourd’hui, dans la finesse des microprocesseurs. Tout ce que l’on proposait en macro est désormais réalisé en micro, ce qui permet l’ajout de fonctions supplémentaires.

Tous les secteurs sont concernés, et même celui de la biologie, pour lequel est produit du lab-on-a-chip (pour laboratoire sur puce), catégorie de MEMS regroupés sous la terminologie de BioMEMS. De fait, on retrouve beaucoup d’applications dans le domaine de la médecine, dans lequel les MEMS permettent d’interagir avec le vivant à l’échelle des cellules, des protéines ou encore des tissus au travers de la concentration de capteurs, oeuvrant par exemple à la détection de maladies comme le cancer. Le projet développé conjointement par ESIEE Paris et Bodycap propose ainsi une gélule connectée pour mesurer toutes les données physiologiques en un temps record. En 2016, la solution de Bodycap avait été retenue pour monitorer l’état de santé de l’astronaute Thomas Pesquet durant sa mission dans la Station Spatiale Internationale. Plus récemment elle a été testée par certains joueurs du club de foot du Stade Malherbe de Caen pour suivre les variations de température pendant les matchs.

Parmi les autres applications des MEMS, citons également celles dédiées à la ville durable et intelligente. l’IFSTTAR a ainsi développé, avec notamment ESIEE, le projet Sense-City qui vient recréer la ville dans des conditions climatiques afin d’explorer le concept de la « ville sensible ». Ce projet présente l’intérêt de pouvoir étudier les impacts que peuvent avoir les conditions atmosphériques sur les microsystèmes, et d’améliorer la qualité des prototypes avant l’industrialisation de ceux-ci.

Quels sont les enjeux actuels liés aux MEMS?

Les enjeux à moyen terme sont la fiabilité et  la résistance physique des MEMS par rapport à l’environnement et au temps. Les réponse aux défis de la miniaturisation des batteries et du développement des sources de captation d’énergie (Energy Harvesting) sont aussi cruciales. Enfin, reviennent des sujets tels que la sécurisation et la protection des réseaux de communication comme pour les MEMS RF (radio fréquence) utilisés dans les communications et objets connectés.

Ainsi, le programme d’accélération ESIEE CONNECT et son écosystème doivent pouvoir répondre à certaines de ces problématiques. C’est pourquoi nous avons ouvert le parc technologie ESIEE PARIS afin de rendre accessible le prototypage, tout en diminuant les risques du  passage à l’industrialisation. En somme, nous voulons favoriser et soutenir l’essor des micro et nano-technologies.

Pour finir, pouvez-vous revenir sur le programme ESIEE Connect ?

ESIEE Connect est spécialisé dans le management de la R&D, de l’innovation et de l’entrepreneuriat, avec d’un côté de l’accompagnement technique via notamment la mise à disposition d’espaces pour le prototypage et le micro-usinage ; et de l’autre une formation complète dédié au management de la R&D et de l’entrepreneuriat.

Il vise à accélérer la R&D d’un projet pour passer plus rapidement à sa commercialisation et à son industrialisation. C’est un programme assez unique en Europe. En termes d’équivalent, on pourrait citer le programme de Stanford, Microstructures & Sensors Labs, mais il s’agit là d’un programme moins orienté sur la verticale « management ».

Nous avons souhaité remettre les sciences humaines dans les sciences de l’ingénierie, et se positionner sur des méthodes agiles caractéristiques de la gestion en flux tendu et des situations de montées en charge fortes.

La partie formation du programme d’accélération se construit autour de quatre modules stratégiques :

  • Un premier module sur le management de la R&D allant de l’approche  créative – à l’aide d’ateliers sur les neurosciences – aux méthodes de conceptions innovantes (applications de la théorie C-K) en passant par un focus sur les MEMS ou encore sur les états d’art.
  • Un deuxième module plus « macro-économique » consacré au management de l’entrepreneuriat : organisation de l’entreprise avec aussi une approche par département (RH, financier, etc.), management systémique… et une préparation mentale grands sportifs appliquer à l’entreprenariat.
  • Un troisième module consacré au financement public privée (sectoriel et généraliste), le fonctionnement et les process d’investissement.
  • Enfin un quatrième et dernier module qui a vocation à transmettre l’expérience professionnelle au travers de business case clés sur des sujets comme les IA et robots sociaux, gestion de crise en temps contraint…

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