Utilisation de modèles métiers pour l'orchestration d'une simulation distribuée fédérant la gestion des risques

par Simon Gorecki

Thèse de doctorat en Automatique, Productique, Signal et Image, Ingénierie cognitique

Sous la direction de Yves Ducq, Grégory Zacharewicz et de Nicolas Perry.

Soutenue le 07-12-2020

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde) , en partenariat avec Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde) (laboratoire) .

Le président du jury était Mamadou Kaba Traoré.

Le jury était composé de Yves Ducq, Grégory Zacharewicz, Nicolas Perry, Mamadou Kaba Traoré, Frédérick Bénaben, Pierre Siron.

Les rapporteurs étaient Frédérick Bénaben, Pierre Siron.

mots clés

• Co-simulation
• Modélisation
• Simulation
• HLA
• FMI
• Gestion des risques
• Industrie -- Gestion du risque
• Simulation, Méthodes de
• Modélisation des données (informatique)

Résumé

De nos jours, la modélisation et la simulation (M&S) jouent un rôle central dans le dimensionnement des processus métiers de l’industrie en raison d’une augmentation significative des composants qui y participent. La combinaison des composants produit un système complexe et induit une augmentation proportionnelle des risques inhérents aux projets. En conséquence, il est nécessaire de caractériser et maîtriser ces derniers dans les modèles et la simulation. De plus, le système étant l’association de différents domaines , les acteurs doivent pouvoir effectuer des simulations intégrant des composants spécifiques, indépendants, hétérogènes et distribués. Plusieurs standards de co-simulation proposent des mécanismes pour orchestrer des composants distribués. Parmi eux, deux standards: High Level Architecture (HLA) et Functional Mock-up Interface (FMI) permettent l’association de composants hétérogènes et possèdent respectivement des atouts d’expression des comportement et de gestion du temps. Cependant leur mise en œuvre reste compliquée avec des outils de gestion des processus et un besoin de compatibilité est toujours attendu. De plus, les implémentations conjointes des deux standards présentent des problèmes d’alignement des concepts et méthodes pour une orchestration globales des deux standards.Dans ce travail de recherche, nous proposons le développement d’une plateforme de modélisation et de simulation dans le but d’appréhender de façon plus formalisée la complexité du contexte industriel. Notre objectif est de proposer une méthode et un outil modulaire capable de résoudre différentes problématiques industrielles. Chaque thématique de recherche présentée ici sera traitée par une extension de la plateforme ayant pour rôle de répondre à une problématique en lien avec une complexité différente :- Modélisation et simulation des risques inhérents à un contexte industriel :Nous proposons une extension capable d’externaliser la définition de risques contextuels hors d’un modèle de simulation, afin de faciliter le développement et la simulation de ces derniers.- Intégration et interaction entre deux normes de cosimulation (HLA et FMI) :Nous proposons l’adaptation de notre plateforme de M&S au pilotage, et à la communication des deux standards de cosimulation.- Modélisation et orchestration d’une simulation distribuée :Nous proposons l’utilisation d’un langage graphique intégré à la plateforme pour le pilotage d’une simulation distribuée HLA.Ces contributions sont operationalisées et expérimentées dans le domaine de la production d’usines mobiles à énergies solaires par l’entreprise ALSOLENTECH. En effet, cette société a exprimé des besoins s’intégrant bien dans nos problématiques de recherches, elle nous fournit un cas d’étude et d’application et exploite nos travaux depuis les concepts jusqu’à l’exploitation des solutions proposées.

mots clés

• Co-simulation
• Modeling
• Simulation
• HLa
• FMI
• Risk management

Titre traduit

Using business models to orchestrate a distributed simulation federating risk management

Résumé

Nowadays, modeling and simulation (M&S) plays a central role in the dimensioning of business processes in industry due to a significant increase in the number of components involved. The combination of components produces a complex system and induces a proportional increase in project risks. Consequently, it is necessary to characterize and control them in models and simulation. In addition, since the system is the association of different domains, actors must be able to perform simulations integrating specific, independent, heterogeneous and distributed components. Several co-simulation standards propose mechanisms to orchestrate distributed components. Among them, two standards: High Level Architecture (HLA) and Functional Mock-up Interface (FMI) allow the association of heterogeneous components and respectively have advantages in terms of behaviour expression and time management. However, their implementation remains complicated with process management tools and a need for compatibility is always expected. In addition, joint implementations of the two standards present problems in aligning concepts and methods for a global orchestration of the two standards.In this research work, we propose the development of a modeling and simulation platform in order to apprehend in a more formalized way the complexity of the industrial context. Our objective is to propose a method and a modular tool capable of solving different industrial problems. Each research topic presented here will be treated by an extension of the platform whose role is to respond to a problem related to a different complexity:- Modeling and simulation of the risks inherent to an industrial context:We propose an extension capable of externalizing the definition of contextual risks outside of a simulation model, in order to facilitate their development and simulation.- Integration and interaction between two cosimulation standards (HLA and IMF) :We propose the adaptation of our M&S platform to the piloting and communication of the two cosimulation standards.- Modeling and orchestration of a distributed simulation :We propose the use of a graphical language integrated to the platform for the piloting of a distributed HLA simulation.These contributions are operationalized and experimented in the field of the production of mobile solar energy plants by the company ALSOLENTECH. Indeed, this company has expressed needs that fit well with our research problems, it provides us with a case study and application and exploits our work from the concepts to the exploitation of the proposed solutions.