UCL/FSA - Département d'électricité (ELEC)

Présentation du Département d'électricité

Face à la très grande variété des domaines d'applications existant en électricité, le département Electricité de l'UCL a mis en place un cadre souple et efficace permettant à l'étudiant d'établir un programme d'études personnalisé et cohérent. Les possibilités sont très variées et amèneront chaque étudiant à se poser la question du profil d'études souhaitées. Le département gère le diplôme d'ingénieur civil électricien ainsi que le diplôme d'ingénieur civil électromécanicien, conjointement avec le département de mécanique.

Le génie électrique et électronique
L'ingénierie électrique et électronique est une discipline bien définie. Elle est omniprésente dans la plupart des activités du monde industrialisé ou non. De par son caractère universel, elle se situe au coeur d'un large réseau comprenant les diverses Sciences et Techniques de l'ingénieur, mais aussi les Sciences Fondamentales, y compris biologiques.
Ses réalisations sont variées, allant du grand, illustré dans des réalisations comme le TGV ou les réseaux de distribution d'énergie, au petit comme les processeurs, circuits miniatures et calculatrices de poche. Elle procure aux ingénieurs civils électriciens des champs d'applications immenses. Les télécommunications et les technologies de l'information comme par exemple, télévision numérique, traitement d'images, réseau multimédia, transmissions par satellite, GSM, GPS et techniques radar, ne sont qu'une illustration des perspectives de développements d'un secteur à haut degré d'innovation. De nouveaux systèmes de conversion d'énergie sont mis au point grâce à des composants électroniques de puissance plus performants. L'automatisation et l'informatisation de la mécatronique intégrent des systèmes d'instrumentation de mesure et des capteurs ainsi que des dispositifs d'actionnement nouveaux. Elles sont une illustration parmi tant d'autres de l'interpénétration de l'Electricité avec les autres disciplines.
Les applications multidisciplinaires de l'électricité la mettent en relation directe avec la plupart des développements technologiques en cours, faisant apparaître une palette importante de disciplines dont l'explosion actuelle est évidente en raison de l'attrait dont elle bénéficie. A titre d'exemple, le récent rapport Fabrimetal intitulé l'Electronique, un nouveau tremplin pour la Wallonie (Fabrimétal-Fabit, P. Van de Cruyce, édit., 107 p., 1994), souligne l'extrême importance de l'électronique, secteur à haut degré d'innovation, secteur de progrès technologique dans les autres domaines d'activité, secteur à forte valeur ajoutée, et qui est appelé à devenir le premier secteur industriel à l'aube de l'an 2000.
L'explosion du nombre de disciplines de l'électricité est un phénomène mondial : le nombre de sociétés professionnelles internationales en atteste. L'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) compte dans ses rangs plus de 350.000 membres de par le monde et se trouve dans le peloton de tête en ce qui concerne l'édition et la publication de revues internationales de très haut niveau. La croissance plus que soutenue du nombre de revues différentes de l'IEEE, éditées par une quarantaine de sociétés techniques est intéressante à observer. Ces revues donnent une image du nombre croissant d'activités techniques et scientifiques couvertes par le domaine de l'ingénieur civil électricien et électronicien, constituent un niveau de référence et permettent de percevoir les émergences techniques.
La formation en électricité et électronique à l'UCL.
La formation dans le domaine de l'électricité et de l'électronique est caractérisée par la confrontation avec un ensemble de disciplines structurées et coordonnées les unes par rapport aux autres. Ceci est propre à l'électricité et donne parfois - malheureusement - l'impression à l'étudiant qu'il y a trop de fondamental en ELEC 21. Le Département Electricité de l'UCL propose aux étudiants une formation articulée autour de 5 grands thèmes détaillés à la section 4 : les méthodes mathématiques et physique de l'électricité, l'électronique et la microélectronique, les télécommunications, l'électrodynamique ainsi que l'automatique et les systèmes.
Cette formation est fondée sur trois aspects fondamentaux : théorie, simulation et expérimentation. Le but est de développer chez l'étudiant la capacité de concevoir, développer et mesurer composants, circuits et systèmes dont la variété ne cesse de croître. Elle vise aussi à ne pas séparer la fonction d'ingénieur de conception de celle d'ingénieur de production : la conception et la production font partie d'un seul processus. Si l'on sépare les ingénieurs de conception des ingénieurs de production, on risque d'aboutir à terme à une conception défectueuse.
Plusieurs traits importants dans la formation proposée méritent d'être soulignés.
Le premier d'entre eux est la polyvalence spécifique de l'ingénieur civil électricien, qui vient se greffer sur la polyvalence générale du diplôme d'ingénieur belge. Elle est assurée par la définition d'un ensemble de matières regroupées au sein d'un module intitulé Méthodes mathématiques et physique de l'électricité (module FSA N° 37), base indispensable au programme d'ingénieur électricien sorti de l'UCL.
Un deuxième trait caractéristique est celui d'une formation dynamique en électricité. Le programme de cours de la spécialité est en évolution continue. Une remise en question permanente est en effet nécessaire : elle est induite par l'évolution constante des innovations en matière de recherche et développement. Cet aspect dynamique peut apparaître comme un manque de sécurité à certains étudiants. Il est cependant compensé par la garantie d'une formation proche des derniers développements scientifiques et techniques.
Un troisième trait caractéristique de la formation est sa référence constante aux connaissances fondamentales. Quel que soit le domaine d'application, le lien étroit avec la physique garantit à l'électricien de l'UCL une ouverture permanente vers la recherche et une faculté d'adaptation dans sa carrière future, au cours de laquelle il sera confronté à des concepts, des applications et des systèmes inexistants lors de ses études à l'Université. Ce lien au fondamental, accompagné d'un solide bagage mathématique doit sécuriser l'étudiant ingénieur et le convaincre que peu de problèmes peuvent lui résister. Tout au long de l'histoire, l'ingénieur électricien a élaboré des dispositifs de plus en plus complexes en se basant sur des concepts simples. Le lien avec le fondamental fait de l'électricité un système d'une grande cohérence interne, les aspects formels pouvant être développés fort loin dans des applications des plus variées.
Un quatrième aspect à souligner est l'importance du passage de la théorie à la pratique. Les applications techniques de l'électricité rencontrent les souhaits de ceux qui désirent une concrétisation matérielle des théories élaborées. L'électricité est probablement la discipline de l'ingénieur où la réalité colle le mieux avec le modèle qu'on s'est fait. Dans la formation proposée les trois aspects théorie, simulation et expérimentation sont donc indissociables. L'ingénieur électricien ne se contente pas seulement d'étudier, de concevoir et de simuler de nouveaux circuits, systèmes et autres produits. Il est un acteur privilégié de leur mise en oeuvre réelle et pratique. La réalisation matérielle de prototypes suivie de leur vérification expérimentale basée sur une méthodologie de mesure appropriée et rigoureuse est un aspect important de la formation à l'UCL.
Les activités au département Electricité.
Le département Electricité considère que la formation de l'ingénieur civil électricien et électromécanicien de l'UCL ne sera performante que si elle repose sur une recherche de haut niveau, envisagée dans un contexte européen et mondial. La qualité à long terme de celle-ci est donc un objectif prioritaire dans notre Université . Elle doit permettre au diplômé de s'adapter en permanence à une évolution constante de la technique et des technologies, à un rythme soutenu.
Les activités du département sont nombreuses et diverses. Sans entrer dans les détails, on peut les rassembler actuellement en une douzaine de thèmes autour desquels oeuvrent des groupes de recherche. La plupart de ces domaines de recherche se regroupent autour de pôles de compétence caractérisés par leur dynamisme, l'attrait sur les étudiants, le nombre de publications, de contacts internationaux, de visiteurs post-doctorands, de contrats de recherche ou industriels, etc... Dans la plupart de ces domaines, on veille particulièrement à développer le tripôle cité précédemment : théorie - simulation - expérimentation, associé à une utilisation intensive de l'informatique. Ces thèmes de recherches s'articulent autour de pôles dont la production scientifique et la renommée internationale est bien établie. Parmi les reconnaissances internationales et nationales on peut citer la participation à des programmes européens tels que Esprit et Race, actions internationales COST ou de l'Agence Spatiale Européenne, Pôle d'attraction Interuniversitaire, Actions Concertées, et de multiples subventions et contrats.
1. Electronique et Microélectronique.
  Un premier pôle du département est constitué par l'ensemble des travaux exploitant compétence et infrastructure matérielle associées aux chambres blanches du Laboratoire de Microélectronique. Ces activités concernent à l'heure actuelle principalement les Laboratoires de Microélectronique et d'Hyperfréquences. Un de leurs objets est une technologie originale dénommée Silicon-on-Insulator. D'autres objets, sont la conception et la réalisation de circuits intégrés notamment pour télécommunications, micro-ondes, processeurs numériques, cartes à puce, etc... ou encore le développement de l'informatique en temps réel.
2. Télécommunications.
  Un deuxiême pôle du département concerne l'ensemble des activités en télécommunications et traitement du signal des membres des Laboratoires de Télécommunications et Télédétection, de Microélectronique et d'Hyperfréquences. Elles ont pour objet les transmissions par satellite, par radio et par câbles de signaux variés à des fréquences diverses, en particulier d'images de télévision et de données. Pour celles-ci, des développements importants en codage et sécurité dans le cadre de perspectives multimédia sont en cours. Les problèmes de transmission concernent aussi bien la propagation dans des milieux fermés complexes que les communications mobiles dans des environnements variés ou encore des aspects de diffraction électromagnétique relative aux systèmes de communications mobiles, ainsi qu'aux techniques radar en télédétection spatiale.
3. Mécatronique.
  Un troisième pôle concerne la commande des systèmes électromécaniques et ses applications, particulièrement dans les domaines aéronautique et spatial. Il est caractérisé par l'intégration de plusieurs composantes, en particulier les capteurs, le traitement du signal, la conception d'algorithmes de commande et leur implantation dans divers types de processeurs (ASIC, DSP,...). Ce domaine s'inscrit dans l'orientation de recherche en mécatronique du Laboratoire d'Electrotechnique et d'Instrumentation, en collaboration avec les départements de mécanique et d'ingénierie mathématique. Les activités de ce pôle concernent aussi le diplôme d'ingénieur civil électromécanicien, et, notamment, son orientation mécatronique.

Organisation des études.

Le département Electricité propose l'environnement décrit ci-dessus à l'étudiant électricien. Un système particulièrement souple, lui permet de se confectionner un programme de formation personnalisé adapté à ses aspirations. Les possibilités sont très variées. Chaque étudiant sera donc amené à une démarche de réflexion quant au profil d'études souhaité.

Face à cette liberté, l'étudiant pourra se sentir quelque peu désemparé. C'est pourquoi il choisira un conseiller parmi l'ensemble des enseignants permanents du département. Il discutera avec lui, au moins au début de chaque quadrimestre de ses interrogations quant au choix à faire et des conséquences de ceux-ci . Le conseiller veillera à la cohérence du programme, qui sera approuvé par la Commission de Diplôme Electricité. La gestion administrative des dossiers de programme est effectuée par le secrétariat du Département.
Les informations détaillées sur les contenus des cours, les préalables, les programmes par année, les noms et coordonnées des conseillers, les fiches signalétiques des unités, etc... peuvent y être obtenues. Elles sont également disponibles sur le serveur du département (http://www.elec.ucl.ac.be)
Le choix du conseiller dépend de l'étudiant. Il peut en changer à son gré en cours d'études. Le choix du conseiller n'est lié en rien au choix du promoteur de travail de fin d'études. Le rôle du conseiller est d'abord d'aider l'étudiant à se constituer son programme.

Au cours des trois années techniques, l'étudiant électricien suivra diverses catégories de cours. La polyvalence typique des diplômés belges lui sera assurée par le tronc commun des cours de formation générale et de polyvalence (à sigle FSA)

La modularisation des programmes FSA et la répartition en matières spécifiques des diverses disciplines lui permettra une grande lisibilité dans l'articulation des différents cours et un panachage aisé entre disciplines. L'ensemble des cours de spécialité à l'intention des étudiants ingénieur civil électricien est réparti suivant les cinq groupes thématiques modules cités plus haut :

Méthodes mathématiques et physique de l'électricité
(Module FSA n° 37)

Electronique
(Module FSA n° 38)

Télécommunications
(Module FSA n° 40)

Electrodynamique

(Module FSA n° 39)

Ils sont organisés sous forme de modules complets ou réduits, et de cours à option.

L'étudiant électricien suivra l'ensemble du module Méthodes mathématiques et physique de l'électricité (module FSA 37) . Il suivra en outre des cours de spécialité comportant au minimum deux modules complets (soit 2 complets + 2 réduits, 3 complets + 1 réduit ou 4 complets).

Les modules complets sont des ensembles cohérents de matières. Ils constituent une base cohérente permettant par la suite d'approfondir la formation par des cours à option en vue d'une spécialisation plus approfondie dans les domaines concernés.

Les modules réduits assurent par contre une formation de base dans un domaine aux étudiants ne souhaitant pas se spécialiser dans le domaine concerné et renonçant donc à pouvoir suivre les autres cours de ce module.

Par son choix de modules, complets ou réduits, et de cours à option, l'étudiant peut donc, à souhait, se constituer un profil plutôt spécialisé ou au contraire plutôt généraliste, par une diversification de ses cours. On soulignera ici qu'il est également possible pour un étudiant intéressé par une formation dans une autre spécialité FSA, de remplacer un des quatre modules complets N° 36, 38, 39 ou 40 par le module réduit correspondant accompagné du module complet proposé par cette autre spécialité. Par ailleurs, celui qui souhaite acquérir une formation encore plus polyvalente, consultera avec intérêt les informations concernant les orientations mineures.

En dernière année, quelque soit le type de profil choisi, l'étudiant électricien aura à aborder de manière approfondie un sujet particulier, au cours de son travail de fin d'études. Il s'agit d'un investissement conséquent, qui représente un travail équivalent à mi-temps pendant toute l'année. Celui-ci amènera le futur ingénieur à développer un projet d'ampleur pouvant comporter des aspects théoriques, de simulation et d'expérimentation. Le choix du sujet du mémoire est effectué vers la fin de la quatrième année sur base de propositions établies par les enseignants du département. Une centaine de sujets sont proposés chaque année. Au cours de la cinquième année, de nombreux étudiants élisent ainsi domicile dans tel ou tel laboratoire pour faire ce travail, s'insèrent dans une équipe de recherche et s'adaptent progressivement au rythme de la vie professionnelle active. Dans ce but, le nombre de cours à suivre en dernière année est réduit en conséquence. Il est recommandé à l'étudiant électricien de 4ème année, hésitant bien naturellement quant au choix de son promoteur de mémoire, de combiner modules complets et cours à option avec l'aide de son conseiller en vue de pouvoir débuter son mémoire dans de bonnes conditions. Des cours plus spécialisés pourront encore être suivis en 5ème année.

Echanges
De nombreux étudiants profitent des opportunités offertes par les échanges Erasmus/Socrates mises sur pied en FSA. Le département Electricité, comme ses voisins, participe à des réseaux d'échanges permettant aux étudiants de dernière année d'aller passer un quadrimestre dans une institution étrangère.
On soulignera ici une particularité offerte dans le cadre d'une convention d'échange avec la KULeuven : les étudiants de quatrième année (ELEC22) de l'UCL et de la KUL ont la possibilité d'effectuer l'entièreté de cette année dans l'autre institution. Depuis quelques années, quatre à cinq étudiants électriciens UCL passent ainsi leur quatrième année entière à Leuven en néerlandais, et réciproquement.
Le Département organise également avec la KULeuven et quatre universités étrangères une semaine de cours intensifs dans le domaine de l'ingénierie électrique et électronique. Au cours de cette période des étudiants volontaires des six institutions, environ une centaine au total, choisissent de participer à un cours organisé, en anglais, chez un des partenaires.
Quelques mots sur les cours
La répartition des cours par année d'étude se présente comme suit :
- En troisième année (ELEC 21), le tronc commun des cours de formation générale et de polyvalence concernent la thermodynamique, la mécanique des milieux continus, l'informatique et l'économie. Un solide bagage mathématique est également fourni.
  Les cours de spécialité (à sigle ELEC) forment un ensemble varié de cours fondamentaux, comme l'électromagnétisme, l'électronique physique, l'analyse des systèmes linéaires, les convertisseurs d'énergie électrique et l'électronique de base, ainsi que l'automatique et systèmes.
  Quelques cours à option, en nombre limité, peuvent être choisis, à partir du second quadrimestre de la troisième année.
- En quatrième année (ELEC 22), le tronc commun des cours techniques comporte la résistance des matériaux. Selon le choix de modules complets ou réduits les cours de spécialité comportent la suite des cours de base d'électronique et d'électromécanique, auxquels viennent s'ajouter d'autres cours plus techniques comme les réseaux d'énergie électrique. Sur les connaissances acquises en automatique, on construit les cours de systèmes automatisés, qui ouvrent la porte au domaine de l'automation et de la robotique. De même, à l'aide des cours d'électronique et de lignes de transmission on construit le cours de base de télécommunications. Les cours de mesures électriques et instrumentation et de traitement des signaux complètent le programme de base auquel l'étudiant ajoutera les cours à option choisis.
- En cinquième année (ELEC 23), les cours communs comportent des éléments de droit industriel et des notions de procédés et de constructions industrielles, ainsi que de cinématique et dynamique des machines. Le reste du programme est choisi par l'étudiant lui-même. Il fera ce choix en tenant compte de son travail de fin d'études dont on a parlé plus haut.
On ajoutera encore qu'entre la troisième et la cinquième année, l'étudiant doit, en plus de 15 heures de sciences religieuses, choisir parmi ses cours à option un minimum de 45 heures de sciences humaines. Un cours de sciences humaines est un cours destiné à ouvrir l'esprit de l'étudiant et qui n'appartient pas à la formation technique de l'ingénieur civil électricien.
Il est donc judicieux de profiter de cette obligation pour ne pas hésiter à choisir des cours vraiment non techniques, et peut-être approfondir des ouvertures entamées lors des séminaires de Sciences Humaines en candidature. Les cours choisis peuvent donc aller de l'économie à la musicologie, en passant par l'histoire du cinéma ou la psychologie....
La formation personnelle de chacun ne se fait pas uniquement à l'aide de syllabi. On n'insistera donc jamais assez sur la nécessité de profiter des nombreuses possibilités offertes à Louvain-la-Neuve pour s'ouvrir l'esprit et le coeur. Ceci relève cependant de la responsabilité de chaque individu et non plus du département ou de l'Université.
Débouchés
Cette courte présentation se termine en évoquant les perspectives d'emploi. L'ingénieur civil électricien voit s'ouvrir devant lui une société où le développement technologique prend une place majeure et où électricité et électronique sont omniprésentes. Il aura, au cours de sa carrière, l'occasion de développer de nouveaux systèmes électriques, électroniques, informatiques, de télécommunications, en général en équipe et en relation avec des utilisateurs d'autres disciplines. Le monde de l'entreprise s'ouvre à lui. Sa formation lui permettra de développer son activité professionnelle dans les laboratoires de recherche et développement, les services, les bureaux d'études, ... et dans tous les domaines non centrés sur l'électricité : il est frappant de constater que nombreux sont les exemples, y compris dans la FSA de l'UCL, de ceux qui, ayant bénéficié d'une formation d'électricien, ont développé ensuite d'autres disciplines, qu'elles soient techniques ou autres.
Il est incontestable que l'image de marque de l'ingénieur civil électricien est perçue de manière très positive. Il est celui qui transforme ou mesure, transporte ou transmet à distance, Energie, Information, Signaux. L'attrait de la discipline est lié aux perspectives de développement au niveau mondial suggérées plus haut. Une simple consultation des journaux et des offres d'emploi permet de se rendre compte combien le triangle formé par l'électronique, les télécommunications et l'informatique est porteur de nouveaux produits à concevoir et à mettre au point, ainsi que de services nouveaux à inventer. La valeur du département Electricité de l'UCL est reconnue par ses homologues des autres Universités. Nombre de ses membres sont réputés que ce soit en Europe, aux USA ou au Japon. Le concours annuel des travaux de fin d'études électriciens de la région 8 (Europe, Moyen-Orient, Afrique) de l'IEEE a fréquemment décerné un pris à l'UCL. On lui reconnait la solidité de la formation basée sur le tripôle théorie - simulation- expérimentation ainsi que l'intérêt de la filière complète matériaux -- composants -- circuits -- systèmes.
Actuellement , la production d'ingénieurs civils électriciens ne suffit pas pour combler la demande qui est énorme. Il est notoire que les entreprises autant que les universités rencontrent beaucoup de difficultés pour trouver les candidats dont ils ont besoin. Un appel est fait ici aux jeunes filles : OUI, les études d'ingénieur sont faites pour vous, en particulier celles d'électricité comme en témoignent les brillants résultats de beaucoup de vos compagnes!
Enfin, il faut ajouter que la double polyvalence dont on a parlé au début permet une adaptation, une insertion tout comme une réinsertion faciles des ingénieurs civils électriciens dans la vie professionnelle, et ce dans des domaines variés face à un marché de l'emploi où la mobilité s'accroit de jour en jour.

Liste des ancres de ce document

Les unités
Le programme de cours ELEC 2

Les modules

Méthodes mathématiques et physique de l'électricité	(Module FSA n° 37)
Electronique	(Module FSA n° 38)
Télécommunications	(Module FSA n° 40)
Electrodynamique	(Module FSA n° 39)

les orientations mineures
Les conseillers
Les cours de spécialité
Les cours de sciences humaines (exemples)
Les sujets de TFE (exemples)
Cours intensifs (ERASMUS)