Proposition d`un environnement d`évaluation pour la

Proposition d'un environnement d'évaluation
pour la mise en œuvre du pilotage par le produit
Rémi Pannequin, André Thomas, Gérard Morel
Équipe « Système Produit »
Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN)
CNRS UMR 7039, Nancy Université
Plan de la présentation

Introduction

État de l'art

Méthodologie d'évaluation

Spécification d'un environnement d'évaluation

Application

Conclusion
[email protected]
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Introduction: le contrôle par le produit

But : flexibilité et d'adaptativité des systèmes de pilotage de la
production
−


exigences de personnalisation, d'agilité, de reconfigurabilité
De nouvelles technologies...
−
identification automatique
−
informatique embarquée et sans fil
−
technologies agents, etc...
Principe du contrôle par le produit : le produit est actif vis-a-vis
des systèmes d'information et de pilotage
−
porteur d'information
−
capable de communiquer
[email protected]
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Introduction : le contrôle par le produit



Le CP amène à repenser
l'organisation des systèmes de
pilotage
−
synchronisation matière et information
−
hybridation centralisé/distribué
pilotage de la
production
(échelle de l'entreprise)
Cependant, de nombreuses questions
restent ouvertes
−
quel doit être le rôle du produit ?
−
quelles informations doit il porter ?
−
...
Flux de services matière (bien) &
Flux de biens données (service)
Un outil d'évaluation est requis
[email protected]
Flux de
produits
pilotage de la
production
(échelle de l'atelier)
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Problématique : évaluation des systèmes
contrôlés par le produit



Besoin d'outils pour expérimenter
−
le comportement global d'un SCP peut être imprévisible
−
pour se baser sur des mesures objectives
Besoin d'outils pour déterminer la pertinence des SCP face au
approches existantes
−
outil de comparaison, de benchmarking
−
apport du contrôle par le produit
Besoin d'outils pour démontrer la faisabilité/ la rentabilité d'une
approche SCP
−
pour promouvoir l'adoption industrielle des SCP
[email protected]
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Vers des environnement de benchmarking


La simulation semble la mieux adaptée pour évaluer les
systèmes de contrôle distribués (Marik et Lazansky, 2007)
−
Les outils analytiques sont difficiles à appliquer aux systèmes distribués
−
L'étude sur « plate-forme » est coûteuse, difficilement maîtrisable,
d'échelle réduite
D'abord des comparaisons au cas par cas...
−

(Cavalieri et al, 2007), (Brennan et al, 2000)
...puis des environnement plus généraux
−
Benchmarking tool (IMS NoE) (Cavalieri et al, 2006) (Valckenaers et al, 2006)
−
Architecture de simulation des système complexes (Monch, 2006)
−
Travaux au CRAN (Pannequin, 2007) (Klein et Thomas, 2006) (El Haouzi et al, 2005)
[email protected]
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Expérimentation par émulation

L'émulation consiste à remplacer le système devant être contrôlé
par un modèle informatique reproduisant son comportement
−


un « atelier virtuel » sur lequel on peut « brancher » un système de
contrôle
Un dispositif d'évaluation consiste en deux parties :
−
Système opérant (réel ou émulé)
−
Système de contrôle (réel ou modélisé)
Trois principales situations expérimentales
−
atelier réel – contrôle réel
−
atelier émulé – contrôle réel
−
atelier émulé – maquette du contrôle
[email protected]
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Situations d'expérimentations
Réalité
Modèle
Système de
contrôle
SC
logiciel
de
pilotage
SCr
algorithmes
de
pilotage
SCm
Système
opérant
SO
atelier
réel
SOr
modèle
d'émulation
SOm
[email protected]
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Principe de la méthodologie: une approche
incrémentale

Trois étapes majeures d'un projet sont distinguées
−

Définition, Développement, Déploiement
« Diviser pour régner » : chaque étape correspond un aspect
−
Conceptuel, logique, technologique
Définition :
Point de vue
conceptuel

Développement:
Point de vue
logique
Déploiement:
Point de vue
technologique
A chaque étape correspond une approche d'évaluation
[email protected]
9
Point de vue conceptuel


On cherche à déterminer :
−
les informations à associer au produit
−
les algorithmes de décision (comportement du produit, des ressources,
etc...)
−
la nature et la position des points d'observation du produit
La performance est donnée par des indicateurs de productivité
−

délai global, taux d'utilisation, taux de service, etc...
Un modèle (une maquette) du système de pilotage est utilisé
−
pour une mise en œuvre plus simple et plus rapide
−
avance du temps par « événement discrets »
[email protected]
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Point de vue conceptuel
Facteurs de perturbations
du système opérant
de l'objectif de production
Objectif de
production
SCm
règles de décision
Indicateurs de
productivité
SOm
modèle d'émulation
environnement de simulation
(avance du temps par
événements discrets)
[email protected]
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Point de vue logique



On cherche à déterminer la meilleure architecture logique pour
développer le SCP
−
où localiser la prise décision ?
−
où localiser les informations (sur le produit, sur une base déportée) ?
−
selon quels protocoles communiquer avec les produits ?
La performance est donnée par :
−
la productivité
−
l'efficacité du point de vue informatique (rapidité des traitements,
robustesse, quantité d'information transmise ou stockée, etc...)
Le logiciel réel de pilotage doit être utilisé (SOm, SCr)
[email protected]
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Point de vue logique
Facteurs de perturbations
du pilotage
du système opérant
de l'objectif de production
SCr
Objectif de
production
Indicateurs
d'efficience
logiciel de pilotage
SOm
modèle d'émulation
Indicateurs
de
productivité
environnement de simulation
(avance du temps hybride)
[email protected]
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Point de vue technique



On cherche à évaluer une technologie d'instrumentation des
produits
−
fiabilité,
−
rapidité
−
résistance au conditions d'exploitation (chaleur, agressions mécaniques
ou chimiques, ondes electro-magnétiques, ...)
L'émulation ne convient pas
−
ces facteurs sont difficiles à modéliser
−
de nombreux aléas sont inconnus a priori
Les équipements réels doivent être utilisés
−
plate-forme en laboratoire,
−
expérimentation sur site, ...
[email protected]
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Synthèse de la méthode
Définition et validation
de l'architecture conceptuelle
(émulateur de l'atelier & maquette du SCP)
Développement et validation
de l'architecture logique
(émulateur de l'atelier & SCP réel)
Déploiement et validation
d'une architecture technique
(atelier et SCP réels)
[email protected]
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Architecture de l'environnement d'émulation


environnement d'émulation
−
reproduction de la
physique du procédé
règles de pilotage
−
action et observation des
produits
Le SC peut être intégré
à l'environnement
Le SC peut être un
programme indépendant
modèle d'émulation
module
d'émulation
[email protected]
interface réseau

Modélisation par des
composants génériques
système
de pilotage
réel
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Agents physiques


Composants génériques
pour étudier diverses
organisation du SCP
−
protocoles d'échange de
données, de négociation
−
plus ou moins de hiérarchie
−
...
Facilitent le développement
d'un SCP
échange de messages avec les autres agents
Notification
Règle
Exécution
base
d'attributs
Traitement
des perceptions
Commande
des actionneurs
événements de/vers le système opérant
(émulé ou réel)
[email protected]
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Prototype de l'environnement
Outils: JADE
Messages
Structurés
(XML)
socket TCP
Contrôle par un système
externe
(p. ex. un système multi-agents)
connexion
encodage et décodage
des messages
Contrôle
par des fonctions
Visual Basic
API emulation
(appel de fonctions)
interface (VB)
DLL émulation
Émulation de la physique de l'atelier
(réseau de blocs SIMAN)
Outils: Arena Pro
Application: comparaison de règles de décision
sans perturbation
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Contrôle
centralisé
(référence)
centralisé
0
OF urgent
Contrôle par
le produit 1
fortes pannes
-20
Contrôle par
le produit 2
PP-contraint
OF modifié
faible pannes
Effet sur le délai global
sans perturbation
50
Atelier émulé
Scénarios de
perturbation
0
OF urgent
fortes pannes
-50
OF modifié
faible pannes
Effet sur les en-cours
Environnement d'exécution de l'émulation
[email protected]
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Conclusion et perspectives



Distinction entre les points de vue conceptuels, logiques et
technologiques dans un projet de contrôle par le produit
−
les diverses approches expérimentales sont complémentaires
−
plate-forme d'essais et émulateurs doivent être utilisés conjointement
Contribution à la spécification d'outils expérimentaux pour les
SCP
−
architecture d'un outils d'évaluation par émulation
−
modèle d'un agent physique
Perspectives
−
Continuer le développement de l'environnement d'émulation
−
Continuer l'application des techniques d'évaluation
[email protected]
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Proposition d'un environnement d'évaluation
pour la mise en œuvre
du pilotage par le produit
Merci de votre attention
[email protected]
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