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International audience; Ces dernières années les facteurs humains sont devenus une variable de plus en plus décisive dans l'organisation des processus de production de l'industrie manufacturière. Le déploiement futur de systèmes cyberphysiques de production impose une meilleure prise en compte de ces objectifs, à la fois en termes prévisionnels qu'en temps-réel. Dans cet article, nous proposons une revue des différentes méthodes d'évaluation ergonomique et une évaluation des possibilités pour intégrer les variables ergonomiques dans les processus d'optimisation de l'affectation des opérations de production. Une large variété d'outils et de méthodes ont été développés afin de mesurer et d'évaluer les risques à la fois physiques mais aussi psycho-sociaux dans un environnement de travail. Nous effectuons alors une revue des principales méthodes décrites dans la littérature, catégorisées en trois principales sections : les méthodes d'observation, les méthodes d'auto-évaluation et celles basées sur les mesures. Cette grande diversité de méthodes d'évaluation est directement liée à la flexibilité requise par les experts de la santé pour analyser précisément les différentes situations sur le terrain. La plupart des méthodes d'ordonnancement des tâches prenant en compte l'ergonomie qui ont été examinées utilisent une méthode de mesure différente, ce qui rend difficile une comparaison de l'efficacité d'une possible optimisation.

National audience; La flexibilité revendiquée par les systèmes de production de prochaine génération induit une profonde modification du comportement et du coeur même des systèmes de contrôle. L'hyper-connectivité et les capacités de gestion des données ciblées par le paradigme Industrie 4.0 permettent l'émergence de systèmes de contrôle plus flexibles et réactifs, basés sur la coopération d'entités autonomes et connectées dans le processus de décision. Au cours des 20 dernières années, le paradigme holonique est devenu le paradigme central de ces évolutions et a lui-même évolué. Cette contribution vise à souligner les évolutions conceptuelles dans l'application du paradigme holonique dans les architectures de contrôle des systèmes de production et à mettre en évidence à la fois l'intérêt que revêtent ces architectures pour l'application du paradigme Industrie 4.0 mais également les tendances de recherche actuelles dans ce domaine.

International audience

National audience; Conférence semi-plénière des Journées Nationales du GDR MACS

International audience; Many initiatives aim at describing the objectives and functionalities of the so-called digital twin of manufacturing systems. Considering the assets, the twin is meant to be able to both exhibit the actual and current states of the resources, and provide some estimates about the future behaviour of these resources. To target the sustainability pillar of future industrial systems, the energy monitoring and management are critical issues. Consequently, the integration of multi-physics models helping to model the resources inside the twin is a major issue to deal with. This article introduces a framework integrating the models inside the twin of the ARTI architecture, proposes a methodology to implement the twin on a resource and illustrates these ideas in a case study on injection moulding machines.

National audience

Les industries du futur sont en plein cœur de nombreuses perspectives de recherche dans le monde, sous des noms tels qu’Usines du Futur, Industrie 4.0 ou Systèmes cyber-physiques. Cette dernière terminologie, apparue au milieu des années 2000, a reçu un accueil favorable de la communauté et tend à devenir un concept englobant de nombreux domaines de recherche jusqu’alors faiblement connectés. Ce mémoire propose un aperçu des axes de recherche actuels et des applications proposées de ce qui constitue les systèmes cyber-physiques de production (Cyber-Physical Production Systems – CPPS).Outre l’aspect mécatronique du CPPS, il s’agit généralement de concevoir un système de CPPS, dont les interactions vont permettre de faire émerger en temps réel un comportement permettant d’augmenter les caractéristiques de flexibilité, reconfigurabilité ou encore agilité du système de production complet. Sur ces notions en particulier, les travaux de la communauté française sont principalement structurés autour du groupe de travail IMS² du GDR MACS. Nos travaux s’inscrivent totalement dans les axes définis par ce groupe, que ce soit en terme d’agilité, de durabilité ou du développement de nouvelles technologies pour les systèmes de production. Ce mémoire a pour objectif de présenter les travaux relatifs à ces différents axes réalisés à l’IRCCyN et l’IUT de Nantes (Université de Nantes).Le fondement de ces travaux tient au développement d’un observateur à événements discrets basés sur des outils de simulation de flux, connectés en temps-réel au système de production. Cet outil a pour objectif de servir de base à un outil d’aide à la décision à court terme, permettant de prendre en compte à la fois l’état réel du système et le comportement émergent de la commande. Cet élément est généralement défini comme étant l’un des outils indispensables au développement d’une commande performante des nouveaux systèmes. Nos travaux ont permis de proposer une méthodologie générale de conception de l’outil, basée sur une génération con-jointe du code de la commande et de l’observateur utilisant les outils de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles.La prise en compte de l’énergie dans la commande des systèmes industriels est un enjeu important pour les années à venir. A l’heure actuelle, il y a un déficit d’outils permettant la prise en compte efficace de ces notions dans les décisions de pilotage. L’une des raisons expliquant ce manque est la difficulté d’intégrer aux outils de simulation à événements discrets cette dimension énergétique couplée à la notion classique de flux. Nos travaux ont permis la définition de méthodologies de gestion des données de consommation énergétique et leur intégration au sein d’un outil de simulation de flux. En comparant le fonctionnement d’un système sur plusieurs semaines à celui estimé par l’outil sur la base de relevés expérimentaux et du planning de production réalisé, nous arrivons à des précisions avoisinant les 3% sur la consommation énergétique du système. Cet outil constitue un premier pas permettant à terme à la commande du système de disposer d’informations relatives à la consommation énergétique actuelle ou future du système pour améliorer sa prise de décision.Au niveau de la commande à proprement parler, les outils de l’Informatique Industrielle évoluent et promettent d’intégrer de plus en plus d’outils provenant de l’Informatique. Ainsi, les concepts de systèmes multi-agents trouvent-ils écho dans les systèmes de production holoniques, ou encore les architectures orientées-services proposent-ils une réponse partielle aux problèmes de flexibilité de la commande. Nous avons mené pendant plusieurs années des travaux permettant de proposer une architecture de référence mêlant holons et services (Service-oriented Holonic Manufacturing Systems – SoHMS). Le développement complet d’un démonstrateur robotisé et automatisé de taille industrielle a permis de démontrer la faisabilité de l’approche et la performance du contrôle sur une architecture totalement sans automates.Ces notions de systèmes de production holoniques ont toujours été axés sur la production manufacturière, c’est-à-dire sur de la production discrète. Dans le cadre d’une coopération internationale avec le Venezuela, nous avons pu étudier le cas de productions continues, telles que peuvent l’être la production pétrolière par exemple. Nos travaux ont permis de montrer l’applicabilité des architectures discrètes sur des cas continus au prix de modifications mineures, dans ce qui constitue une extension de l’une des plus célèbres architectures de référence en une architecture dénommée H²CM.

International audience; A gas pipeline is a relatively simple physical system, but the optimality of the control is difficult to achieve. When switching from one kind of gas to another , a volume of useless mixture is generated. Therefore, the control needs to both respond to the demand and minimize the volume of lost gas. In case of stable and perfectly known demand, scheduling techniques can be used, but in other cases , calculation times are incompatible with an industrial application. This article introduces the application of H²CM (Holonic Hybrid Control Model) generic architecture on this specific case. The study case is extensively presented. Then, the defined holonic architecture (H²CM compatible) is detailed, and the role and functions of each holon are presented. Finally, a tentative general control algorithm is suggested, which gives an insight on the actual algorithms that will be developed in perspective of this work.

International audience; Development of future industry has become an active research area in the recent years. A structured national workgroup, called IMS², has emerged in France over the last decade. The aim of this paper is, regarding four highlighted general research topics (namely agility, new technologies, sustainability and industrial dissemination), to synthetize the general research works on intelligent manufacturing and to demonstrate the principal contributions developed within the framework of this national workgroup. After a critical evaluation of the proposed approaches towards alternative solutions, this paper suggests a 2030 roadmap for the workgroup.

Modélisation, évaluation de performance et simulation; International audience; La simulation à événements discrets ou la simulation dynamique des flux a souvent été un outil performant pour l'analyse des comportements des systèmes manufacturiers complexes. Cette technique avait pour but l'évaluation et l'amélioration des indicateurs de performance classiques tels que la productivité, les coûts de production, les retards et autres d'un côté, et la maîtrise des risques tels que les risques industriels et financiers d'un autre côté. Cependant, de nouveaux risques environnementaux et des coûts additionnels se présentent aujourd'hui à cause de la consommation énergétique qui ne cesse d'augmenter. Ce papier est donc un effort pour coupler la modélisation des flux énergétiques à la simulation dynamique des flux de production afin de les optimiser simultanément. Il propose une approche générique, flexible et modulable. Cette approche est basée sur les opérations liées aux flux de production et aux flux d'énergie. Elle considère les différentes interactions du système (machines, outils, opérateurs, environnement) ainsi que les paramètres pertinents influençant la consommation énergétique. Un cas d'étude sur un atelier de moulage par injection est présenté afin de montrer l'approche proposée.

Colloque avec actes et comité de lecture. internationale.; International audience; Le paradigme holonique a été largement étudié dans le cadre de la production manufacturière. Ces productions sont de type discrètes, car les opérations incluses dans les gammes ne mettent pas en jeu de variables à évolution continue. Une classe différente de systèmes est étudiée ici, les systèmes hybrides, qui englobe l’ensemble des systèmes ayant une évolution continue par morceaux, et dont les changements sont liés à l’évolution de variables discrètes. Dans ce cas, une reconfiguration du système est généralement nécessaire, et le paradigme holonique est une réponse pertinente au besoin de flexibilité en découlant. Ce papier propose l’adaptation d’une architecture de référence connue de la littérature discrète au cas des systèmes hybrides. Le modèle proposé est composé de l’union du modèle hybride et du modèle holonique, où le contrôleur proposé est représenté par l’holon Produit et l’holon Ordre, l'interface est représentée par la partie logique du holon Ressources et le système de production est représenté par la partie physique du holon ressource. La spécification d’holon produit utilisée est orientée services, et la spécification d’holon ressource est une abstraction de la partie physique de la ressource contenant tous les modèles de conversion d’état discret vers l’état continu et vice-versa. Un cas d’étude s’appuyant sur un système de commutations d’arrivées a été choisi.

International audience

Volume 402; Service orientation paradigm is particularly well adapted to distributed manu-facturing systems. The difficulty of such systems' production activity control deals with the knowledge management. Indeed, the knowledge is distributed among each entity, which is able to create, modify or communicate them with oth-er entities. As a matter of fact, any entity cannot have a full up-to-date access to all the data of the system. On the shop floor level, a convenient way to implement service oriented manufacturing systems is to rely on the paradigm of Holonic Manufacturing Systems. This paper introduces the possibility of specializing a re-source holon with the objectives to gather the data from the whole holarchy and make these data available to any holon for a decision making. This holon is thus playing the role of a discrete-event observer. After positioning the service-oriented architectures, the HMS reference architecture PROSA is described, especially in terms of decision making. After the decisions were defined, the problematic of on-line decision making in a HMS is described, and a solution of implementation of the observer and of forecasting tools in the architecture is exposed. Finally, two applications are presented, based on an industrial job-shop.

International audience; Short term decision support for manufacturing systems is generally difficult because of the initial data needed by the calculations. Previous works suggest the use of a discrete event observer in order to retrieve these data from a virtual copy of the workshop, as up to date as possible at any time. This proposal offered many perspectives, but suffers from the difficulties to generate a decision support tool combining decision calculations and observation. Meanwhile, interesting developments were made in literature about automatic generation of logic control programs for those same manufacturing systems, especially using the Model Driven Engineering. This paper suggests the use of MDE to generate logic control programs, the observer and the decision support tool at the same time, based on the same data collected by the designer of the system. Thus, the last section presents the evolution needed in the initial data structure, as well as the conception flow suggested to automatize the generation

International audience; L'axe de recherche que nous proposons dans cet article concerne l'utilisation du stockage par classes dans un palettier à accumulation dynamique avec transtockeurs automatiques. En supposant que les références dans ce type de magasin n'ont pas toutes le même taux de rotation, nous proposons de définir à la fois des classes de produits triés selon leur demande, et une subdivision du magasin, chaque casier étant affecté au stockage d'une classe. Ainsi, si à la fois les classes de références sont bien définies, et leur implantation géographique dans le magasin est pertinente, nous montrons que le temps moyen de déstockage diminue. Après avoir dressé un état de l'art sur le stockage par classes, cet article présente les résultats d'une étude comparative réalisée par simulation entre un stockage par classes, un stockage purement aléatoire et un stockage par une heuristique développée dans une étude précédente.

Due to globalisation, companies have to become more and more agile in order to face demand fluctuations and growing customisation needs. Indeed, the mass production market moves to a mass customization one, which could be defined as the production of a wide variety of end products at a low unit cost. During last years, many efforts have been done in order to improve operating system reactivity (with the Flexible Manufacturing initiative for example), but the manufacturing decision process did not really change, and then doesn't enable to fully make the most of these new operating system skills. Facing these new trends, a lot of new research works are focusing on identification technologies, like Auto-ID, biometry or vision ones. Radio Frequency Identification technology (RFID) represents a quick and safe way to track products, opening the way of linking informational and physical flows, and providing an accurate, real time vision of the shop floor. These new technologies appear like a catalyst to change the fifty years old way of controlling production through traditional MRP² systems.

La simulation pour les système pilotés par le produit

International audience; Dans un système de production piloté par le produit, le produit devient un acteur intelligent participant à des décisions locales. Pourtant, ce système de production a des objectifs de plus en plus globaux. Nous montrons dans cet article comment la simulation peut être une aide importante pour cette prise de décision locale, en permettant à la fois une VISION globale de l'état du système et une PREVISION prenant en compte le comportement émergeant de l'activité de l'ensemble des centres locaux de prise de décision. Nous présentons un exemple de système où la simulation sert à la fois d'observateur et d'outil d'aide à la décision.

This thesis deals with the contribution of online simulation to production activity control. Along the years; manufacturing systems get more and more complicated and require more and more analysis skills of the pilot. Several studies showed that the most precious help that a decisional entity could get to optimise its decisions was a tool enabling to foresee the consequences of these decisions. Indeed, the rise of systems complexity makes this aspect of decision making particularly tricky. The subject of this thesis is to study how discrete-event simulation, after being used as a support for production units design, may become a decision support tool for production activity control of these units.First section presents the context of this work. After positioning the manufacturing systems production activity control, we present the discrete-event simulation tools and principles. Finally, we present a state of the art about online simulation, noticing it is a relatively poorly explored subject by the manufacturing systems research community. Second section of our work deals with the integration of simulation tools in the control architecture. Our first step is to study the relative position of human and machine in the decision making process. For a long time, classical simulation tools has enabled to foresee the consequences of decisions acting on a term considered long relatively to the system dynamic. When the horizon shortens, the initial state of simulations becomes a problem: because of its growing influence on the results, it is necessary to insure a more and more strict equivalence with the state of the system at the simulations start date. This is why, in the second part of this section, we show on an example the importance of initialisation in an online simulation for decision making.Third section of this work is about the resolution of this last problem with the insertion of a simulation-made state estimator in the control architecture, constantly communicating with the system control. At the simulation start date, it initialises on the present state of the observer, which is considered as a good approximation of the real present state of the system. Last section presents how we validated what we proposed with a complete application of the proposed concepts and architecture on a flexible manufacturing system, currently running at the Technology University Institute (IUT) of Nantes, France.; Cette thèse porte sur l'apport de la simulation en ligne dans le pilotage des systèmes de production. Au fil des ans, ces systèmes deviennent de plus en plus compliqués et requièrent une capacité d'analyse toujours plus grande de la part de son pilote. Plusieurs études ont démontré que l'aide la plus précieuse qu'une entité décisionnelle pouvait obtenir pour optimiser ses décisions était un outil lui permettant de prévoir la conséquence de ses décisions. En effet, c'est cet aspect de la prise de décision qui est rendu particulièrement hasardeux par l'augmentation de la complexité des systèmes. L'objet de cette thèse est d'étudier comment la simulation de flux, après avoir été un outil d'aide à la conception d'unité de production, peut devenir un outil d'aide à la décision dans le cadre du pilotage de cette unité.La première partie présente le contexte de nos travaux. Après avoir resitué le pilotage des systèmes de production, nous présentons les principes et les outils de la simulation du flux. Enfin, nous présentons un état de l'art concernant la simulation en ligne, en remarquant qu'il s'agit d'un domaine encore relativement peu exploré par la communauté de la recherche sur les systèmes de production. La seconde partie de nos travaux portent sur l'intégration des outils de simulation dans l'architecture de commande. Dans un premier temps, nous étudions la place relative de l'humain et de la machine au niveau de la prise de décision. Les outils de simulation classique permettent depuis longtemps déjà de prévoir la conséquence de décisions portant sur un terme long relativement à la dynamique du système. Lorsque l'horizon se restreint, l'état initial des simulations est problématique : de par son influence grandissante sur les résultats, il est nécessaire d'assurer une équivalence de plus en plus stricte avec l'état du système de production au moment du début des simulations. C'est pourquoi, dans la deuxième partie de ce chapitre, nous montrons sur un exemple l'importance de l'initialisation dans une simulation en ligne pour la prise de décision.La troisième partie de nos travaux porte sur la résolution de ce problème par l'introduction dans l'architecture de commande d'un observateur, également réalisé par simulation, en communication constante avec les organes de commande du système. Au moment où la simulation se lance, elle s'initialise sur l'état de l'observateur, qui est considéré comme étant une bonne approximation de l'état actuel réel du système. La dernière partie présente une validation sous la forme d'une application complète des concepts et de l'architecture proposés sur un système de production flexible, actuellement en production dans le cadre de l'Institut Universitaire de Technologie de Nantes.

This thesis deals with the contribution of online simulation to production activity control. Along the years; manufacturing systems get more and more complicated and require more and more analysis skills of the pilot. Several studies showed that the most precious help that a decisional entity could get to optimise its decisions was a tool enabling to foresee the consequences of these decisions. Indeed, the rise of systems complexity makes this aspect of decision making particularly tricky. The subject of this thesis is to study how discrete-event simulation, after being used as a support for production units design, may become a decision support tool for production activity control of these units.First section presents the context of this work. After positioning the manufacturing systems production activity control, we present the discrete-event simulation tools and principles. Finally, we present a state of the art about online simulation, noticing it is a relatively poorly explored subject by the manufacturing systems research community. Second section of our work deals with the integration of simulation tools in the control architecture. Our first step is to study the relative position of human and machine in the decision making process. For a long time, classical simulation tools has enabled to foresee the consequences of decisions acting on a term considered long relatively to the system dynamic. When the horizon shortens, the initial state of simulations becomes a problem: because of its growing influence on the results, it is necessary to insure a more and more strict equivalence with the state of the system at the simulations start date. This is why, in the second part of this section, we show on an example the importance of initialisation in an online simulation for decision making.Third section of this work is about the resolution of this last problem with the insertion of a simulation-made state estimator in the control architecture, constantly communicating with the system control. At the simulation start date, it initialises on the present state of the observer, which is considered as a good approximation of the real present state of the system. Last section presents how we validated what we proposed with a complete application of the proposed concepts and architecture on a flexible manufacturing system, currently running at the Technology University Institute (IUT) of Nantes, France.; Cette thèse porte sur l'apport de la simulation en ligne dans le pilotage des systèmes de production. Au fil des ans, ces systèmes deviennent de plus en plus compliqués et requièrent une capacité d'analyse toujours plus grande de la part de son pilote. Plusieurs études ont démontré que l'aide la plus précieuse qu'une entité décisionnelle pouvait obtenir pour optimiser ses décisions était un outil lui permettant de prévoir la conséquence de ses décisions. En effet, c'est cet aspect de la prise de décision qui est rendu particulièrement hasardeux par l'augmentation de la complexité des systèmes. L'objet de cette thèse est d'étudier comment la simulation de flux, après avoir été un outil d'aide à la conception d'unité de production, peut devenir un outil d'aide à la décision dans le cadre du pilotage de cette unité.La première partie présente le contexte de nos travaux. Après avoir resitué le pilotage des systèmes de production, nous présentons les principes et les outils de la simulation du flux. Enfin, nous présentons un état de l'art concernant la simulation en ligne, en remarquant qu'il s'agit d'un domaine encore relativement peu exploré par la communauté de la recherche sur les systèmes de production. La seconde partie de nos travaux portent sur l'intégration des outils de simulation dans l'architecture de commande. Dans un premier temps, nous étudions la place relative de l'humain et de la machine au niveau de la prise de décision. Les outils de simulation classique permettent depuis longtemps déjà de prévoir la conséquence de décisions portant sur un terme long relativement à la dynamique du système. Lorsque l'horizon se restreint, l'état initial des simulations est problématique : de par son influence grandissante sur les résultats, il est nécessaire d'assurer une équivalence de plus en plus stricte avec l'état du système de production au moment du début des simulations. C'est pourquoi, dans la deuxième partie de ce chapitre, nous montrons sur un exemple l'importance de l'initialisation dans une simulation en ligne pour la prise de décision.La troisième partie de nos travaux porte sur la résolution de ce problème par l'introduction dans l'architecture de commande d'un observateur, également réalisé par simulation, en communication constante avec les organes de commande du système. Au moment où la simulation se lance, elle s'initialise sur l'état de l'observateur, qui est considéré comme étant une bonne approximation de l'état actuel réel du système. La dernière partie présente une validation sous la forme d'une application complète des concepts et de l'architecture proposés sur un système de production flexible, actuellement en production dans le cadre de l'Institut Universitaire de Technologie de Nantes.

International audience; La simulation est un outil puissant utilisé depuis longtemps comme aide à la conception des systèmes de production. La simulation proactive est une nouvelle approche qui permet une aide précieuse à la conduite de ces systèmes. Dans cet article, nous présentons une architecture de commande permettant l'utilisation de cet outil, ce qui permet d'expliciter les obstacles restant à surmonter avant un développement optimal.

International audience; Proactive simulation is a new tool, which can be especially useful for driving complex manufacturing facilities. Indeed, the data collected after such simulations can be very useful to be able to take the best decision in the shortest time as the facility is currently running. This paper provides an insight into the different concepts of proactive simulation. Special emphasis is placed on the place of simulation in the control loop, and especially its relationship with the decisional center. The facility supporting this architecture is also briefly presented.