Scheduling of a Cyber-Physical Sytem Simulation

par Henrick Deschamps

Thèse de doctorat en Informatique et Télécommunications

Sous la direction de Pierre Siron et de Janette Cardoso.

Le président du jury était Thierry Soriano.

Le jury était composé de Pierre Siron, Janette Cardoso, Thierry Soriano, Claudia Frydman, Hans Vangheluwe.

Les rapporteurs étaient Thierry Soriano, Claudia Frydman.

  • Titre traduit

    Ordonnancement d’une Simulation de Systeme Cyber-Physique


  • Résumé

    Les travaux menés dans cette thèse de doctorat s’inscrivent dans le cadre d’un effort pluslarge d’automatisation des systèmes de simulation industriels. Dans l’industrie aéronautique,et plus particulièrement au sein d’Airbus, l’application historique de la simulation est laformation des pilotes. Il existe aussi des utilisations plus récentes dans la conception desystèmes, ainsi que dans l’intégration de ces systèmes. Ces dernières utilisations exigent untrès haut degré de représentativité, là où historiquement le plus important était le ressenti dupilote. Les systèmes sont aujourd’hui divisés en plusieurs sous-systèmes qui sont conçus, implémentéset validés indépendamment, afin de maintenir leur contrôle malgré l’augmentationde leurs complexités et la réduction des temps de mise sur le marché. Airbus maîtrise déjà lasimulation de ces sous-systèmes, ainsi que leurs intégrations en simulation. Cettemaîtriseest empirique, les spécialistes de la simulation reprennent l’ordonnancement d’intégrationsprécédentes, et l’adaptent à une nouvelle intégration. C’est un processus qui peut parfois êtrechronophage, et qui peut introduire des erreurs. Les tendances actuelles de l’industrie sont à la flexibilité des moyens de production, àl’intégration d’outils logistiques permettant le suivi, à l’utilisation d’outils de simulation enproduction, et à l’optimisation des ressources. Les produits sont de plus en plus souvent desitérations d’anciens produits améliorés, et les tests et simulations intégrés à leurs cycles de vie.Travailler de manière empirique dans une industrie qui nécessite de la flexibilité estune contrainte, et il est aujourd’hui important de facilement modifier des simulations. Laproblématique est donc de mettre en place des méthodes et outils permettant a priori degénérer des ordonnancements de simulations représentatifs.Afin de répondre à ce problème, nous avons mis en place une méthode permettant de décrireles composants d’une simulation, la manière dont cette simulation pourra être exécutée,ainsi que des fonctions permettant de générer des ordonnancements. Par la suite, nous avonsimplémenté un outil afin d’automatiser la recherche d’ordonnancement, en se basant sur desheuristiques. Enfin nous avons testé et vérifié notre méthode et outils sur des cas d’étudesacadémiques et industriels.


  • Résumé

    The work carried out in this Ph.D. thesis is part of a broader effort to automate industrialsimulation systems. In the aeronautics industry, and more especially within Airbus, thehistorical application of simulation is pilot training. There are also more recent uses in thedesign of systems, as well as in the integration of these systems. These latter applicationsrequire a very high degree of representativeness, where historically the most important factorhas been the pilot’s feeling. Systems are now divided into several subsystems that are designed, implemented andvalidated independently, in order tomaintain their control despite the increase in their complexity,and the reduction in time-to-market. Airbus already has expertise in the simulationof these subsystems, as well as their integration into a simulation. This expertise is empirical;simulation specialists use the previous integrations schedulings and adapt it to a newintegration. This is a process that can sometimes be time-consuming and can introduce errors.The current trends in the industry are towards flexible production methods, integrationof logistics tools for tracking, use of simulation tools in production, as well as resourcesoptimization. Products are increasingly iterations of older, improved products, and tests andsimulations are increasingly integrated into their life cycles. Working empirically in an industry that requires flexibility is a constraint, and nowadays itis essential to facilitate the modification of simulations. The problem is, therefore, to set upmethods and tools allowing a priori to generate representative simulation schedules.In order to solve this problem, we have developed a method to describe the elementsof a simulation, as well as how this simulation can be executed, and functions to generateschedules. Subsequently, we implemented a tool to automate the scheduling search, based onheuristics. Finally, we tested and verified our method and tools in academic and industrialcase studies.


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