Conception de systèmes cyber-physiques cognitifs pour l'Industrie 4.0.

Design of cognitive cyber-physical systems for Industry 4.0.

• Auteur / Autrice : Sébastien Ducos
• Direction : Ernesto Exposito
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 20/07/2023
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de l'Université de Pau et des pays de l'Adour (Pau) - Laboratoire d'informatique de l'Université de Pau et des pays de l'Adour (Pau)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Chassot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ernesto Exposito, Marta Rukoz-Castillo, Ronan Champagnat, Khalil Drira
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marta Rukoz-Castillo, Ronan Champagnat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrie 4.0

Objets coopérants (informatique)

Mots clés libres

Systèmes Cyber-Physiques

Industrie 4.0

Systèmes Cognitifs

Cyber-Physical Systems

Industry 4.0

Cognitive Systems

Résumé

De nos jours, on observe une croissance de plus en plus rapide des objets connectés et des données produites à tous les niveaux de la société moderne et notamment dans le monde industriel. Une nouvelle révolution industrielle est donc apparue, sous le nom d'Industrie 4.0, visant notamment à concevoir et mettre en œuvre des systèmes dits cyber-physiques (CPS) permettant de faire face à de nouveaux défis importants liés à une utilisation intelligente des technologies TIC afin de pouvoir proposer des produits et services adaptés à la société de demain. En conséquence, les architectures des CPS doivent être capables d'intégrer différents acteurs hétérogènes (personnes, objets, données, services) coordonnés par des processus autonomes et auto-adaptatifs capables de mettre en œuvre les différentes missions d'une entreprise.Ce projet de recherche introduit plusieurs architectures référentielles pour l'Industrie 4.0 et propose une amélioration de l'architecture en couches 5C destinée à faciliter la conception, le développement et la gestion des Systèmes Cyber Physiques. Les deux couches les plus basses sont destinées à faire face aux défis de l'intégrabilité (connectivité) et de l'interopérabilité (communication) des acteurs hétérogènes impliqués dans les CPS (personnes, objets, données, services, etc.). Les trois couches supérieures sont destinées à intégrer progressivement les capacités de surveillance, d'analyse, de planification et de gestion nécessaires pour permettre la coordination des CPS ainsi que la coopération et la collaboration des systèmes de systèmes cyber-physiques (CPSoS). Cette architecture offre des fonctionnalités clés, à savoir l'intégration et l'interopérabilité, mais aussi l'aide à l'autodécision. Une mise en œuvre basée sur des solutions open-source et illustrant les avantages de cette proposition dans le domaine de l'agriculture 4.0 est proposée.

Nowadays, we observe an increasingly rapid growth of connected objects and data produced at all levels of modern society and particularly in the industrial world. A new industrial revolution has therefore appeared, under the name of Industry 4.0, aiming in particular at designing and implementing so-called cyber-physical systems (CPS) allowing to face new important challenges linked to an intelligent use of ICT technologies in order to be able to propose products and services adapted to the society of tomorrow. As a consequence, architectures of CPS have to be able to integrate different heterogeneous actors (people, objects, data, services) coordinated by autonomous and self-adaptive processes capable of implementing the different business missions of a company.This research project introduces several referential architectures for Industry 4.0 and proposes a 5C layered architecture enhancement intended to facilitate designing, developing and managing Cyber Physical Systems. The two lowest layers are intended to cope with the integrability (connectivity) and interoperability (communication) challenges of the heterogeneous actors involved in CPS (people, things, data, services, etc.). The three highest layers are intended to incrementally integrate monitoring, analysis, planning and management capabilities required to allow coordination of CPS as well as cooperation and collaboration of Cyber-Physical Systems of Systems (CPSoS). This architecture offers key functionalities, namely integration and interoperability, but also self-decision support. One implementation based on open-source solutions and illustrating the benefits of this proposal in the area of the Agriculture 4.0 domain is proposed.