Chaire Digital Twins for Industrial System
Design, development and maintenance of Digital Twins guided by uses and interoperability
Activités
Priorités et premières actions
Les premières actions de la chaire s’articulent autour des axes suivants :
- Intégration des aspects énergétiques et des émissions de CO2 pour une approche durable des systèmes.
- Modélisation systémique des jumeaux numériques et développement d'accélérateurs pour leur implémentation.
- Optimisation de l’ordonnancement et des séquences de tâches de production, dans un contexte de mix produits de plus en plus complexes.
Ces travaux s’accompagnent du lancement de trois thèses en septembre 2023, portant sur ces priorités stratégiques.
Thèses
Thèse 1 : « Développement de méthodes de couplages de modèles de simulation et d’Intelligence Artificielle pour les Jumeaux Numériques »
IMT Mines Albi
(1) Développer des techniques génériques et rapides de couplage des modèles de simulation avec des modules
complémentaires d’aide à la décision basés sur des techniques d’Intelligence Artificielle telles que la Recherche
Opérationnelle ou l’Apprentissage Automatisé.
(2) Adresser plus efficacement des problèmes aussi variées et difficiles que la planification court terme et temps réel
dans des ateliers de production ou l’affectation et l’équilibrage des flux dans un réseau d’installations.
Enjeux de la thèse
Agilité
– Adaptation de l’aide à la décision aux contextes
– Rapidité de modélisation et de recommandation
– Contexte VUCA : multiplicité de scénarii.
Multi-niveaux de décision
– Pilotage des files d’attente en flux Tiré/ poussé/Synchrone ?
– Replanification des flux et des personnels ?
– Coordination de Cyber Physical Systems ?
Multiplicité des situations industrielles
– Flow Shop / Job Shop / Open Shop / Atelier Flexible
– Intégration du transport (AGV ?) et entreposage ?
Thèse 2 : « Développement d’une approche pour l’ingénierie et la maintenance de jumeaux numériques basée modèles, interopérabilité et usages »
IMT Mines Ales
Ingénierie et maintenance en conditions opérationnelles d’un ou plusieurs Jumeaux Numériques d’un même système i.e. d’un même
Jumeau Physique (process, machine ou ligne de machines, système logistique intra ou extra entreprise)
• JN destinés à des usages différents et donc paraissant chaque fois spécifiques : contrôle, optimisation, formation, … et pourtant !
• Dynamique d’évolution du Jumeau Physique difficile et couteuse à prendre en compte
• Evolution possible des usages souhaités des JN
• Problématiques d’interopérabilité (méthodologique, technique, organisationnelle)
• Risques de pertes de savoirs et de savoir faire sur de longs cycles de vie, …
Questions de recherche
– Comment définir les besoins des parties prenantes (utilisateurs finaux et acteurs métier) impliqués dans la phase de conception, d’exploitation et de maintenance d’un JN ?
– Comment choisir, extraire, aligner et rendre interopérables les données, informations et connaissances, dont des modèles numériques hétérogènes et de différents degrés de détail ?
– Comment construire et développer techniquement un Jumeau Numérique (modélisation, simulation, fédération, jumelage virtuel / physique, …) en s’appuyant sur les outils existants ?
– Comment maintenir ce Jumeau Numérique en cohérence avec d’autres JN d’un même Jumeau Physique tout au long du cycle de vie de ce dernier (réalisme, cohérence et complétude suffisantes) ?
Thèse 3 : « Méthodologie de conception de jumeaux numériques des systèmes industriels de production pour une aide à la décision opérationnelle dans le cadre d’une consommation énergétique maitrisée »
Mines Saint-Etienne
(1) Intégrer les aspects énergétiques afin de construire un jumeau numérique holistique d’une usine qui étend les approches de simulation de flux avec des modèles prédictifs liés aux bâtiments et systèmes de chauffage et ventilation.
(2) Rendre rapide et adéquat la construction et l’utilisation de modèles de simulation (Jumeaux Numériques), notamment pour la prise en compte des aspects énergétiques, que ce soit les aspects consommation en CO2 ou les aspects coût de l’énergie) en respectant la règle des 3 « S » : Simplicité de conception, Simplicité de maintenance et Simplicité d’utilisation.
Pistes de recherche :
– La création automatique ou semi-automatique de modèles,
– La connexion des différents systèmes d’information, et la prise en compte des ontologies des données,
– La réduction des temps de calculs par la mise en oeuvre d’une architecture informatique adaptée,
– La méta-modélisation (construire des modèles de simulation par apprentissage).
