Search

Various kinds of manufacturing systems can be modeled and analyzed by Timed EventGraphs (TEGs). These TEGs are a particular class of timed Discrete Event Systems (DESs), whose dynamic behavior is characterized only by synchronization and saturation phenomena. A major advantage of TEGs over many other timed DES models is that their earliest behavior can be described by linear equations in some tropical algebra structures called dioids. This has led to a broad theory for linear systems over dioids where many concepts of standard systems theory were introduced for TEGs. For instance, with the (max,+)-algebra linear state-space models for TEGs were established. These linear models provide an elegant way to do performance evaluation for TEGs. Moreover, based on transfer functions in dioids severalcontrol problems for TEGs were addressed. However, the properties of TEGs, and thus the systems which can be described by TEGs, are limited. To enrich these properties, two main extensions for TEGs were introduced. First,Weighted Timed Event Graphs (WTEGs) which, in contrast to ordinary TEGs, exhibit event-variant behaviors. InWTEGs integer weights are considered on the arcs whereas TEGs are restricted to unitary weights. For instance, these integer weights make it straightforward to model a cutting process in a production line. Second, a new kind of synchronization called partial synchronization (PS) was introduced forTEGs. PS is useful to model systems where specific events can only occur in a particular time window. For example, consider a crossroad controlled by a traffic light: the green phase of the traffic light provides a time window in which a vehicle is allowed to cross. Clearly, PS leads to time-variant behavior. As a consequence, WTEGs and TEGs under PS are not (max,+)-linear anymore.In this thesis, WTEGs and TEGs under PS are studied in a dioid structure. Based on these dioid models forWTEGs a decomposition of the dynamic behavior into an event-variant and an event-invariant part is proposed. Under some assumptions, it is shown that the eventvariant part is invertible. Hence, based on this model, optimal control and model reference control, which are well known for ordinary TEGs, are generalized to WTEGs. Similarly, a decomposition model is introduced for TEGs under PS in which the dynamic behavior is decomposed into a time-variant and time-invariant part. Again, under some assumptions, it is shown that the time-variant part is invertible. Subsequently, optimal control, as well as model reference control for TEGs under PS is addressed.; De nombreux systèmes de production peuvent être modélisés et analysés à l’aide de graphes d’événements temporisés (GET). Les GET forment une classe de systèmes à événements discrets temporisés (SEDT), dont la dynamique est définie uniquement par des phénomènes de synchronisation et de saturation. Un avantage majeur des GET par rapport à d’autres classes de SEDT est qu’ils admettent, sous certaines conditions, un modèle linéaire dans des espaces algébriques particuliers : les dioïdes. Ceci a conduit au développement d’une théorie des systèmes linéaires dans les dioïdes, grâce à laquelle de nombreux concepts de l’automatique classique ont été adaptés aux GET. Par exemple, l’algèbre (max,+) (i.e., le dioïde basé sur les opérations (max,+)) offre des techniques élégantes pour l’analyse et le contrôle de GET. Cependant, les conditions nécessaires pour modéliser un système à événements discrets par un GET sont très restrictives. Pour élargir la classe de systèmes concernés, deux extensions principales ont été développées. D’une part, les GET valués ont été introduits pour décrire des phénomènes d’assemblage et de séparation dans les systèmes de production. Cette extension se traduit par l’association de coefficients entiers aux arrêtes d’un graphe d’événements. Contrairement aux GET, ces systèmes ne sont pas invariants par rapport aux événements et ne peuvent donc pas être décrits par des équations linéaires dans l’algèbre (max,+). D’autre part, la synchronisation partielle (PS) a été introduite pour modéliser des systèmes dans lesquels certains événements ne peuvent se produire que pendant des intervalles prédéfinis. Par exemple, dans une intersection réglée par un feu tricolore, une voiture peut traverser l’intersection lorsque le feu est vert. Contrairement aux GET, ces systèmes ne sont pas invariants dans le domaine temporel et ne peuvent donc pas être décrits par des équations linéaires dans l’algèbre (max,+). Dans cette thèse, une modélisation des GET valués et des GET avec PS dans des dioïdes adaptés est présentée. A l’aide de ces dioïdes, une décompostion pour les GET valués (resp. GET avec PS) en un GET et une partie non-invariante dans le domaine des événements (resp. dans le domaine temporel) est introduite. Sous certaines conditions, la partie invariante est invertible. Dans ce cas, les modèles et contrôleurs pour le GET valué ou le GET sous PS peuvent être directement dérivés des modèles et contrôleurs obtenus pour le GET associé.

Various kinds of manufacturing systems can be modeled and analyzed by Timed Event Graphs (TEGs). These TEGs are a particular class of timed Discrete Event Systems (DESs), whose dynamic behavior is characterized only by synchronization and saturation phenomena. A major advantage of TEGs over many other timed DES models is that their earliest behavior can be described by linear equations in some tropical algebra structures called dioids. This has led to a broad theory for linear systems over dioids where many concepts of standard systems theory were introduced for TEGs. For instance, with the (max,+)-algebra linear state-space models for TEGs were established. These linear models provide an elegant way to do performance evaluation for TEGs. Moreover, based on transfer functions in dioids several control problems for TEGs were addressed. However, the properties of TEGs, and thus the systems which can be described by TEGs, are limited. To enrich these properties, two main extensions for TEGs were introduced. First, Weighted Timed Event Graphs (WTEGs) which, in contrast to ordinary TEGs, exhibit event-variant behaviors. In WTEGs integer weights are considered on the arcs whereas TEGs are restricted to unitary weights. For instance, these integer weights make it straightforward to model a cutting process in a production line. Second, a new kind of synchronization called partial synchronization (PS) was introduced for TEGs. PS is useful to model systems where specific events can only occur in a particular time window. For example, consider a crossroad controlled by a traffic light: the green phase of the traffic light provides a time window in which a vehicle is allowed to cross. Clearly, PS leads to time-variant behavior. As a consequence, WTEGs and TEGs under PS are not (max,+)-linear anymore. In this thesis, WTEGs and TEGs under PS are studied in a dioid structure. Based on these dioid models for WTEGs a decomposition of the dynamic behavior into an event-variant and an event-invariant part is proposed. Under some assumptions, it is shown that the event-variant part is "invertible". Hence, based on this model, optimal control and model reference control, which are well known for ordinary TEGs, are generalized to WTEGs. Similarly, a decomposition model is introduced for TEGs under PS in which the dynamic behavior is decomposed into a time-variant and time-invariant part. Again, under some assumptions, it is shown that the time-variant part is invertible. Subsequently, optimal control, as well as model reference control for TEGs under PS is addressed., Viele Produktions- und Fertigungsanlagen können mit Hilfe von Synchronisationsgraphen modelliert und analysiert werden. Diese Synchronisationsgraphen sind eine spezielle Klasse der zeitbehafteten Ereignisdiskreten Systemen, deren dynamisches Verhalten nur durch Synchronisations- und Sättigungsphänomene gekennzeichnet ist. Ein Vorteil dieser Synchronisationsgraphen gegenüber vielen anderen Modellen besteht darin, dass ihr schnellstes Verhalten durch lineare Gleichungen in einigen „tropischen“ Algebren, den sogenannten Dioiden, beschrieben werden kann. Dies hat zu der Entwicklung einer umfangreichen Theorie für lineare Systeme in Dioiden geführt, wobei viele Konzepte aus der Standard Systemtheorie auf Synchronisationsgraphen übertragen wurden. Zum Beispiel die (max,+) Algebra biete elegante Analyseverfahren und Reglerentwurfsverfahren für Synchronisationsgraphen. Allerdings ist die Systemklasse, die mit Hilfe von Synchronisationsgraphen beschrieben werden kann, eingeschränkt. Zum Beispiel lassen sich Fertigungsanlagen mit Gruppierungs- oder Vereinzelungsschritten nicht mit Synchronisationsgraphen modellieren. Daher wurden einige Erweiterungen für Synchronisationsgraphen eingeführt. Zum einen wurden die Kanten von Synchronisationsgraphen mit ganzzahligen Gewichten erweitert. Diese gewichteten Synchronisationsgraphen weisen im Gegensatz zu gewöhnlichen Synchronisationsgraphen ereignisvariantes Verhalten auf und ermöglichen es nun Gruppierungs oder Vereinzelungsschritte zu beschreiben. Des Weiteren wurde eine neue Art der Synchronisation namens partieller Synchronisation (PS) eingeführt. Diese PS ist nützlich für die Modellierung von zeitvarianten Systemen, bei denen bestimmte Ereignisse nur in einem bestimmten Zeitfenster auftreten können. Ein solches Verhalten tritt zum Beispiel an einer Kreuzung mit Ampelsteuerung auf, die Grünphase der Ampeln beschreibt das Zeitfenster, in dem ein Fahrzeug die Kreuzung überqueren darf. Aufgrund ihres ereignisvarianten bzw. zeitvarianten Verhalten können gewichteten Synchronisationsgraphen sowie Synchronisationsgraphen unter PS nicht mehr mit linearen Gleichungen in der (max,+) Algebra beschrieben werden. In dieser Arbeit werden gewichteten Synchronisationsgraphen und Synchronisationsgraphen unter PS in Dioiden modelliert. Basierend auf dieser Modellierung wird eine Zerlegung des dynamischen Verhaltens von gewichteten Synchronisationsgraphen in einen ereignisvarianten und einen ereignisinvarianten Teil vorgestellt. Analog wird für Synchronisationsgraphen unter PS gezeigt, dass ihr dynamisches Verhalten in einem zeitvarianten und zeitinvarianten Teil zerlegt werden kann. Unter speziellen Voraussetzungen wird gezeigt, dass dieser ereignisvarianten bzw. zeitvarianten Teile „invertierbar“ ist. Dies ermöglicht die Übertragung von etablierten Analyse- und Regelungsentwurfsverfahren von gewöhnlichen Synchronisationsgraphen auf die allgemeineren Klassen der gewichteten Synchronisationsgraphen und Synchronisationsgraphen unter PS., De nombreux systèmes de production peuvent être modélisés et analysés à l’aide de graphes d’événements temporisés (GET). Les GET forment une classe de systèmes à événements discrets temporisés (SEDT), dont la dynamique est définie uniquement par des phénomènes de synchronisation et de saturation. Un avantage majeur des GET par rapport à d’autres classes de SEDT est qu’ils admettent, sous certaines conditions, un modèle linéaire dans des espaces algébriques particuliers : les dioïdes. Ceci a conduit au développement d’une théorie des systèmes linéaires dans les dioïdes, grâce à laquelle de nombreux concepts de l’automatique classique ont été adaptés aux GET. Par exemple, l’algèbre (max,+) (i.e., le dioïde basé sur les opérations (max,+)) offre des techniques élégantes pour l’analyse et le contrôle de GET. Cependant, les conditions nécessaires pour modéliser un système à événements discrets par un GET sont très restrictives. Pour élargir la classe de systèmes concernés, deux extensions principales ont été développées. D’une part, les GET valués ont été introduits pour décrire des phénomènes d’assemblage et de séparation dans les systèmes de production. Cette extension se traduit par l’association de coefficients entiers aux arrêtes d’un graphe d’événements. Contrairement aux GET, ces systèmes ne sont pas invariants par rapport aux événements et ne peuvent donc pas être décrits par des équations linéaires dans l’algèbre (max,+). D’autre part, la synchronisation partielle (PS) a été introduite pour modéliser des systèmes dans lesquels certains événements ne peuvent se produire que pendant des intervalles prédéfinis. Par exemple, dans une intersection réglée par un feu tricolore, une voiture peut traverser l’intersection lorsque le feu est vert. Contrairement aux GET, ces systèmes ne sont pas invariants dans le domaine temporel et ne peuvent donc pas être décrits par des équations linéaires dans l’algèbre (max,+). Dans cette thèse, une modélisation des GET valués et des GET avec PS dans des dioïdes adaptés est présentée. A l’aide de ces dioïdes, une décompostion pour les GET valués (resp. GET avec PS) en un GET et une partie non-invariante dans le domaine des événements (resp. dans le domaine temporel) est introduite. Sous certaines conditions, la partie invariante est "invertible". Dans ce cas, les modèles et contrôleurs pour le GET valué ou le GET sous PS peuvent être directement dérivés des modèles et contrôleurs obtenus pour le GET associé.

MSR 2017 - 11ème Colloque sur la Modélisation des Systèmes Réactifs, Marseille, FRANCE, 15-/11/2017 - 17/11/2017; Dans ce papier, nous nous intéressons à l'analyse de la diagnosticabilité des systèmes à évènements discrets modélisés par des automates à états finis. En particulier, une variante de l'approche diagnostiqueur initiée par Sampath et co. [1, 2] est présentée. Cette variante repose sur une nouvelle structure qui consiste à séparer explicitement les états normaux de ceux fautifs à l'intérieur de chaque noeud du diagnostiqueur. Une telle distinction permet de suivre séparément l'évolution des traces normales et fautives dans le diagnostiqueur. Différentes caractéristiques de la nouvelle structure sont ensuite exploitées pour (i) raffiner la condition nécessaire et suffisante de la diagnosticabilité [1], (ii) développer une nouvelle condition nécessaire vérifiable directement sur le diagnostiqueur sans revenir au modèle, (iii) proposer une version simplifiée de la condition nécessaire et suffisante, et enfin (iv ) développer une procédure systématique pour l'analyse de la diagnosticabilité basée sur un algorithme de vérification à la volée. L'évaluation de cette approche est faite à travers une série d'expérimentations et de comparaisons avec des approches classiques de référence

This PhD thesis deals with fault diagnosis of discrete-event systems modeled as finite state automata with some extensions to bounded Petri net models. The developed contributions can be classified regarding two pioneering approaches from the literature: the diagnoser-based technique and the twin-plant based technique. Regarding the diagnoser-based technique, we propose a new diagnoser variant with some interesting features that allow us to reformulate a necessary and sufficient condition for diagnosability of permanent faults and propose a systematic procedure for checking such a condition without building any intermediate model. An on-the-fly algorithm, for simultaneously constructing the diagnoser and verifying diagnosability is then developed. The established diagnoser is then extended to deal with fault diagnosis of intermittent faults. A Hybrid version (in the sense of combining enumerative and symbolic representations) of our diagnoser is also established in order to deal with fault diagnosis of labeled bounded Petri nets. The developed approaches are implemented in dedicated tools and evaluated through benchmarks with respect to the reference approaches in the domain.Regarding twin-plant based technique, our contribution consists in elaborating a model-checking framework that extends the Cimatti's work for the actual verification of various diagnosability concepts pertaining to permanent and intermittent failures based on the twin-plant structure. The main idea is to reformulate and express the diagnosability issues as temporal logics and then to tackle them using the model-checking engines.; L'objet de cette thèse porte sur le diagnostic des systèmes à évènements discrets modélisés par des automates à états finis, avec une extension vers les réseaux de Petri bornés et étiquetés. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon deux volets, au regard des approches pionnières existantes dans la littérature: le diagnostic à base de diagnostiqueur, et le diagnostic à base de twin-plant. Sur le premier volet, i.e., le diagnostic à base de diagnostiqueur, nous proposons une variante du diagnostiqueur avec une nouvelle structure qui nous permet de: (i) formuler une nouvelle condition nécessaire et suffisante pour l'analyse de la diagnosticabilité des fautes permanentes, (ii) développer une procédure systématique pour l'analyse de la diagnosticabilité (iii) établir un algorithme à-la-volée pour construire le diagnostiqueur et analyser la diagnosticabilité en parallèle. Une extension de notre diagnostiqueur pour traiter des fautes intermittentes. Une version hybride de notre diagnostiqueur, pour analyser la diagnosticabilité des réseaux de Petri bornés et étiquetés. Sur le deuxième volet, i.e., le diagnostic à base de twin-plant, nous proposons de nouvelles techniques pour l'analyse de diagnosticabilité de fautes permanentes et intermittentes dans le cadre de vérification par model-checking. Ainsi, la performance des techniques de model-checking et des outils associés peut être exploitée pour traiter des questions de diagnostic.

This PhD thesis deals with fault diagnosis of discrete-event systems modeled as finite state automata with some extensions to bounded Petri net models. The developed contributions can be classified regarding two pioneering approaches from the literature: the diagnoser-based technique and the twin-plant based technique. Regarding the diagnoser-based technique, we propose a new diagnoser variant with some interesting features that allow us to reformulate a necessary and sufficient condition for diagnosability of permanent faults and propose a systematic procedure for checking such a condition without building any intermediate model. An on-the-fly algorithm, for simultaneously constructing the diagnoser and verifying diagnosability is then developed. The established diagnoser is then extended to deal with fault diagnosis of intermittent faults. A Hybrid version (in the sense of combining enumerative and symbolic representations) of our diagnoser is also established in order to deal with fault diagnosis of labeled bounded Petri nets. The developed approaches are implemented in dedicated tools and evaluated through benchmarks with respect to the reference approaches in the domain.Regarding twin-plant based technique, our contribution consists in elaborating a model-checking framework that extends the Cimatti's work for the actual verification of various diagnosability concepts pertaining to permanent and intermittent failures based on the twin-plant structure. The main idea is to reformulate and express the diagnosability issues as temporal logics and then to tackle them using the model-checking engines., L'objet de cette thèse porte sur le diagnostic des systèmes à évènements discrets modélisés par des automates à états finis, avec une extension vers les réseaux de Petri bornés et étiquetés. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon deux volets, au regard des approches pionnières existantes dans la littérature: le diagnostic à base de diagnostiqueur, et le diagnostic à base de twin-plant. Sur le premier volet, i.e., le diagnostic à base de diagnostiqueur, nous proposons une variante du diagnostiqueur avec une nouvelle structure qui nous permet de: (i) formuler une nouvelle condition nécessaire et suffisante pour l'analyse de la diagnosticabilité des fautes permanentes, (ii) développer une procédure systématique pour l'analyse de la diagnosticabilité (iii) établir un algorithme à-la-volée pour construire le diagnostiqueur et analyser la diagnosticabilité en parallèle. Une extension de notre diagnostiqueur pour traiter des fautes intermittentes. Une version hybride de notre diagnostiqueur, pour analyser la diagnosticabilité des réseaux de Petri bornés et étiquetés. Sur le deuxième volet, i.e., le diagnostic à base de twin-plant, nous proposons de nouvelles techniques pour l'analyse de diagnosticabilité de fautes permanentes et intermittentes dans le cadre de vérification par model-checking. Ainsi, la performance des techniques de model-checking et des outils associés peut être exploitée pour traiter des questions de diagnostic.

The work presented in this thesis deals with the modeling of discrete event systems using (max,+) automata, that is automata with weights in the socalled (max,+) algebra. We propose alternative representations for (max,+) automata. These representations approximate the dynamics of (max,+) automata, since only their extremal behaviors are described, but they are expected to make possible to solve important problems with reasonable complexity. More precisely, recursive equations are defined over (max,+) and (min,+) algebras to describe worst case and optimal case behaviors of (max,+) automata. It is shown that several pertinent performance indicators can be easily derived or approximated from these representations with a low computation complexity. Another contribution is to define inputs which model exogenous influences on their dynamic evolution, and a new approach for the control of (max,+) automata is proposed.; Les travaux abordés dans cette thèse concernent la modélisation des systèmes à événements discrets à l'aide d'automates à multiplicités dans l'algèbre (max,+), appelés automates (max,+). Nous proposons des représentations alternatives pour les automates (max,+). Celles-ci traduisent l'évolution des automates de façon approximative, car seuls leurs comportements extrémaux sont décrits, mais il est escompté de pouvoir résoudre à l'aide de celles-ci des problèmes importants avec une complexité raisonnable. Plus exactement, des équations récursives ont été définies dans l'algèbre (max,+) et l'algèbre (min,+) afin de décrire les comportements pire-cas et meilleur-cas des automates (max,+). Il est montré que ces représentations permettent d'évaluer les performances de systèmes avec une faible complexité de calcul. L'influence d'une entrée exogène peut être prise en compte dans ces représentations et on obtient alors un modèle analogue aux équations d'état standard pour les systèmes non-autonomes dans l'algèbre (max,+). Cette caractéristique permet l'adaptation de lois de commande développées pour les systèmes (max,+) linéaires aux systèmes à événements discrets appréhendés à l'aide d'automates (max,+).

Ce numéro spécial reprend et développe cinq des meilleurs communications présentées lors de la conférence MOSIM'2006, 6è Conférence francophone de modélisation, optimisation et simulation des systèmes, qui s'est tenue à Rabat du 3 au 5 avril 2006. Cette conférence a réuni près de 250 chercheurs et industriels francophones. 377 papiers y ont été soumis et 190 acceptés par le comité scientifique. Ce sévère taux de sélection témoigne de la qualité de la manifestation. Ces communications nous semblent particulièrement représentatives de la variété et de la richesse des travaux présentés lors de cette conférence.

Fault diagnosis of industrial systems is a subject that has received a great attention in the past few decades. It is defined as the process of detecting and isolating faults. Fault detection leads to a binary decision that either the system is working under normal conditions or an abnormality in its behaviour has occurred. Fault detection is followed by fault isolation, which determines the fault type, location and causes.This thesis presents a decentralized approach to realize the diagnosis of Discrete Event Systems (DES), particularly manufacturing systems with discrete sensors and actuators. This approach considers the plant as a set of elements. Each plant element is composed of an actuator and a set of sensors. The construction of the local diagnosers is based on a modular modelling of the plant elements, of the controller specifications and the temporal information about the actuators reactivity. It is a special case of an observer that carries fault information by means of labels attached to states. Diagnosers base their decisions on the sequences of observed events, on the current behavior and/or on the time delays between these events.In order to verify that the set of local diagnosers are capable to diagnose a set of faults within a bounded delay, a notion of codiagnosability must be defined. In this thesis, a timed-event-state-based diagnosability notion is defined in order to verify the diagnosability property of the set of local diagnosers.All local diagnosis decisions must be merged in order to obtain one global diagnosis decision. This fusion can be realized by a coordinator based on a set of rules. The goal of this coordinator is to solve the problem of decision conflict and/or ambiguity among local diagnosers in order to obtain a diagnosis performance equivalent to the one of the centralized diagnoser. Two examples of manufacturing applications are used to illustrate and to show the advantages and the interest of this approach. A simulation tool based on Stateflow of Matlab is constructed in order to test and validate the proposed approach on application examples.; Le diagnostic des défaillances des systèmes industriels est à l'origine de nombreux travaux depuis ces dernières années. Il est défini comme l'opération permettant de détecter et de localiser un défaut. La détection de défauts consiste à rendre une décision sur l'état du système qu'il soit en fonctionnement normal ou défaillant. Cette opération est ensuite suivie d'une étape de localisation du défaut afin d'identifier ses causes et son origine.Ce mémoire de thèse présente une approche décentralisée avec coordinateur pour le diagnostic des Systèmes à Evénements Discrets (SED) et plus particulièrement pour les systèmes manufacturiers composés de capteurs et d'actionneurs discrets. Cette approche considère la Partie Opérative (PO) comme un ensemble d'éléments composé d'un actionneur et d'un ensemble de capteurs. La construction des diagnostiqueurs s'appuie sur une modélisation modulaire des éléments de la Partie Opérative, d'un modèle des spécifications de la Partie Commande (PC) et d'une information temporelle liée à la réactivité des actionneurs. Chaque diagnostiqueur représente un observateur de l'état du système affecté d'une étiquette de décision, cette décision étant le résultat de l'observation des événements, des conditions sur les états du système et/ou sur le temps de retard entre événements.Afin de définir la capacité de l'ensemble des diagnostiqueurs locaux à diagnostiquer un ensemble de défauts dans un délai fini, une notion de codiagnosticabilité a été établie. Dans cette thèse, cette notion tient compte de la modélisation des défauts à base d'événements, à base d'états et à base d'informations temporelles. Elle détermine ainsi l'ensemble des défauts que la structure décentralisée peut diagnostiquer.L'ensemble des décisions locales doit être ensuite agrégé afin d'obtenir une décision globale sur l'état du système. Cette fusion est réalisée par un coordinateur construit à partir d'un ensemble de règles permettant de résoudre les différents problèmes d'indécision et d'ambiguïté entre les diagnostiqueurs locaux. Ce coordinateur permet d'obtenir des performances de diagnostic équivalentes à celles d'un diagnostiqueur centralisé. Deux exemples d'applications manufacturières illustrent l'efficacité et l'intérêt de la structure décentralisée en terme d'explosion combinatoire. Un simulateur basé sur Stateflow de Matlab permet de tester et valider l'approche proposée.

Fault diagnosis of industrial systems is a subject that has received a great attention in the past few decades. It is defined as the process of detecting and isolating faults. Fault detection leads to a binary decision that either the system is working under normal conditions or an abnormality in its behaviour has occurred. Fault detection is followed by fault isolation, which determines the fault type, location and causes.This thesis presents a decentralized approach to realize the diagnosis of Discrete Event Systems (DES), particularly manufacturing systems with discrete sensors and actuators. This approach considers the plant as a set of elements. Each plant element is composed of an actuator and a set of sensors. The construction of the local diagnosers is based on a modular modelling of the plant elements, of the controller specifications and the temporal information about the actuators reactivity. It is a special case of an observer that carries fault information by means of labels attached to states. Diagnosers base their decisions on the sequences of observed events, on the current behavior and/or on the time delays between these events.In order to verify that the set of local diagnosers are capable to diagnose a set of faults within a bounded delay, a notion of codiagnosability must be defined. In this thesis, a timed-event-state-based diagnosability notion is defined in order to verify the diagnosability property of the set of local diagnosers.All local diagnosis decisions must be merged in order to obtain one global diagnosis decision. This fusion can be realized by a coordinator based on a set of rules. The goal of this coordinator is to solve the problem of decision conflict and/or ambiguity among local diagnosers in order to obtain a diagnosis performance equivalent to the one of the centralized diagnoser. Two examples of manufacturing applications are used to illustrate and to show the advantages and the interest of this approach. A simulation tool based on Stateflow of Matlab is constructed in order to test and validate the proposed approach on application examples., Le diagnostic des défaillances des systèmes industriels est à l'origine de nombreux travaux depuis ces dernières années. Il est défini comme l'opération permettant de détecter et de localiser un défaut. La détection de défauts consiste à rendre une décision sur l'état du système qu'il soit en fonctionnement normal ou défaillant. Cette opération est ensuite suivie d'une étape de localisation du défaut afin d'identifier ses causes et son origine.Ce mémoire de thèse présente une approche décentralisée avec coordinateur pour le diagnostic des Systèmes à Evénements Discrets (SED) et plus particulièrement pour les systèmes manufacturiers composés de capteurs et d'actionneurs discrets. Cette approche considère la Partie Opérative (PO) comme un ensemble d'éléments composé d'un actionneur et d'un ensemble de capteurs. La construction des diagnostiqueurs s'appuie sur une modélisation modulaire des éléments de la Partie Opérative, d'un modèle des spécifications de la Partie Commande (PC) et d'une information temporelle liée à la réactivité des actionneurs. Chaque diagnostiqueur représente un observateur de l'état du système affecté d'une étiquette de décision, cette décision étant le résultat de l'observation des événements, des conditions sur les états du système et/ou sur le temps de retard entre événements.Afin de définir la capacité de l'ensemble des diagnostiqueurs locaux à diagnostiquer un ensemble de défauts dans un délai fini, une notion de codiagnosticabilité a été établie. Dans cette thèse, cette notion tient compte de la modélisation des défauts à base d'événements, à base d'états et à base d'informations temporelles. Elle détermine ainsi l'ensemble des défauts que la structure décentralisée peut diagnostiquer.L'ensemble des décisions locales doit être ensuite agrégé afin d'obtenir une décision globale sur l'état du système. Cette fusion est réalisée par un coordinateur construit à partir d'un ensemble de règles permettant de résoudre les différents problèmes d'indécision et d'ambiguïté entre les diagnostiqueurs locaux. Ce coordinateur permet d'obtenir des performances de diagnostic équivalentes à celles d'un diagnostiqueur centralisé. Deux exemples d'applications manufacturières illustrent l'efficacité et l'intérêt de la structure décentralisée en terme d'explosion combinatoire. Un simulateur basé sur Stateflow de Matlab permet de tester et valider l'approche proposée.

In Automation Engineering, GRAFCET is currently used for modelling sequential system control, for its modeling and ergonomic capacities. It has nevertheless been reproached with not being defined formally enough for all established grafcets to be unequivocal and validated. The aim of this work is twofold: to contribute to the formalization of GRAFCET so as to strengthen its theoretical foundations and to provide all analysts with the necessary means to validate GRAFCET models by proving their properties and their behavior in relation with inputs/outputs. As GRAFCET is a complex state machine - essentially because of the important parallelisms the description of which it allows - the analyst can use the graph of accessible situations to validate his specification. We have conceived a technique to automatically generate the graph of accessible situations of a global grafcet (i.e the equivalent finite state machine) so as to establish a set of proofs and properties about the inner coherence of the grafcet and its relevance in relation to requirements. A Boolean algebra in which the notion of events has been formalized by two unary operations has been built. The 14 properties that have been demonstrated have allowed to establish a module of formal calculus used to review the evolution of inputs.Our works include extensions of GRAFCET models. To validate our approach, a C software has been developed which is used to calculate the finite state machine equivalent to the grafcet to be validated. To check certain properties, we use the MEC software which has been developed to study transition systems. Two examples of validations of gafcets by analysis of their automate are given in the paper., En Génie Automatique, le GRAFCET [IEC 848] est couramment employé pour la modélisation de la dynamique des systèmes à événements discrets, en raison de ses capacités de modélisation et de son ergonomie. Cependant, il lui est reproché de ne pas être défini de manière suffisamment formelle pour que tous les grafcets établis soient sans ambigüité et puissent être validés. L'objectif des travaux est double : contribuer à la formalisation du GRAFCET de manière à renforcer ses fondements théoriques et offrir à tout analyste les moyens nécessaires pour valider une modélisation exprimée en GRAFCET en vérifiant les propriétés des modèles et leur comportement par rapport à leurs entrées/sorties. Le GRAFCET étant une machine d'état complexe - essentiellement à cause des parallélismes importants qu'il permet de décrire - nous proposons à l'analyste d'utiliser le graphe des situations accessibles, ou grafcet d'état équivalent pour valider sa spécification. Nous avons conçu une technique de génération automatique du graphe des situations accessibles d'un grafcet global (qui est un automate fini «équivalent»), de manière à pouvoir établir un ensemble de preuves et propriétés sur la cohérence intrinsèque du grafcet et sur sa pertinence par rapport au cahier des charges. Une algèbre de Boole, dans laquelle la notion de fronts a été formalisée par deux opérateurs unaires a été construite. Les 14 propriétés qui ont été démontrées ont permis d'établir un module de calcul symbolique utilisé pour tenir compte de l'historique des évolutions des entrées. Nos travaux intègrent les extensions du modèles GRAFCET. Pour valider notre approche, une maquette informatique en C a été développée et permet de calculer l'automate équivalent au grafcet à valider. Nous utilisons pour vérifier certaines propriétés l'outil MEC développé pour l'étude des systèmes de transitions. Deux exemples de validation de grafcets par analyse de leur automate sont donnés dans le mémoire.