Direction de recherche : Jacques MALENFANT

Co-encadrement : DHOUIB Saadia

Le jumeau numérique pour l’orchestration dynamique de systèmes autonomes et embarqués

À mesure que les technologies de contrôle et d’information progressent, les systèmes de production modernes évoluent vers une automatisation et une intelligence accrues. Le concept de jumeau numérique prend de plus en plus d’importance dans divers secteurs, offrant une méthode claire pour gérer des systèmes complexes par le biais de contreparties numériques. Toutefois, ce domaine émergeant présente plusieurs défis et questions de recherche critiques, notamment en ce qui concerne l’application des systèmes de jumeaux numériques à l’industrie. Au-delà des défis posés par la supervision de systèmes cyberphysiques complexes, il existe un besoin pressant d’une représentation complète et interopérable des produits, des processus de production et des ressources de l’usine, qui puisse s’intégrer de manière transparente à divers équipements. Cette thèse ?étudie trois questions principales : l’interopérabilité, l’adaptabilité et la robustesse des systèmes de production dans le contexte de l’industrie 4.0. Elle propose une architecture de production autoadaptative basée sur la représentation des capacités de production (CBSAM), qui utilise des approches d’ingénierie logicielle telles que l’ingénierie basée sur les capacités, l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) et l’approche MAPE-K (surveiller, analyser, planifier, exécuter et connaitre) pour améliorer l’adaptabilité et l’efficacité des systèmes de production. L’architecture proposée intègre une boucle de rétroaction pour permettre l’autoadaptabilité du système de jumeau numérique, qui assure la continuité du processus de production sur ses performances et s’adapte aux changements du système physique. Cette recherche va au-delà de l’architecture conceptuelle pour développer des outils logiciels pratiques, en intégrant la technologie de jumeau numérique dans un écosystème existant d’ingénierie des systèmes basée sur les modèles (ISBM) pour compléter l’architecture CBSAM. Un cas d’usage académique développé dans le laboratoire présente en détail la mise en œuvre de la méthodologie CBSAM. Enfin, cette thèse se termine par une généralisation à l’architecture et à l’achèvement de la mise en œuvre comme perspective pour l’avenir.

Publications 2021-2024

• 2024
  • Y. Huang : “Digital twin for the dynamic orchestration of autonomous and embedded systems”, soutenance de thèse, soutenance 08/02/2024, direction de recherche Malenfant, Jacques, co-encadrement : Dhouib, Saadia (2024)
• 2023
  • Y. Huang, S. Dhouib, L. Palacios Medinacelli, J. Malenfant : “Semantic Interoperability of Digital Twins: Ontology-based Capability Checking in AAS Modeling Framework”, 2023 IEEE 6^th International Conference on Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS), Wuhan, China, pp. 1-8, (IEEE) (2023)
• 2022
  • Y. Huang, S. Douib, L. Palacios Medinacelli, J. Malenfant : “Enabling Semantic Interoperability of Asset Administration Shells Through an Ontology-based Modeling Method”, MODELS '22: Proceedings of the 25^th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems: Companion Proceedings, Montréal, Canada, pp. 497-502, (Association for Computing Machinery), (ISBN: 9781450394673) (2022)
• 2021
  • Y. Huang, S. Dhouib, J. Malenfant : “An AAS Modeling Tool for Capability-Based Engineering of Flexible Production Lines”, IECON 2021 - 47^th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Toronto, Canada, pp. 1-6, (IEEE) (2021)
  • Y. Huang, S. Dhouib, J. Malenfant : “AAS Capability-Based Operation and Engineering of Flexible Production Lines”, 2021 26^th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Vasteras, Sweden, pp. 01-04, (IEEE) (2021)