La surveillance d'entrepôts de produits chimiques est une opération délicate dans le sens où elle passe par une connaissance de la nature de chaque produit stocké, sur leur localisation, sur leur possible interaction et sur les actions à mettre en œuvre en cas d'alerte. Pour faciliter cette gestion de stockage, cette thèse propose d'utiliser le concept de l'ambiant où le produit possède son propre système d'information et de communication sans fil de façon à le rendre intelligent et autonome. Cette thèse propose et développe un modèle de comportement interne de produit actif permettant une approche distribuée de sécurité active. Celui-ci permet d'aboutir à un protocole de communication de niveau applicatif à embarquer dans les produits actifs. Ce protocole est évalué de façon formelle en utilisant les Réseaux de Petri colorés hiérarchiques. Finalement, ce protocole est implémenté dans le simulateur Castalia/Omnet++ pour l'analyser dans plusieurs scénarii et aussi pour l'éprouver lors du passage à l'échelle. Les résultats montrent l'intérêt et la faisabilité du concept de produit actif.

La surveillance d'entrepôts de produits chimiques est une opération délicate dans le sens où elle passe par une connaissance de la nature de chaque produit stocké, sur leur localisation, sur leur possible interaction et sur les actions à mettre en œuvre en cas d'alerte. Pour faciliter cette gestion de stockage, cette thèse propose d'utiliser le concept de l'ambiant où le produit possède son propre système d'information et de communication sans fil de façon à le rendre intelligent et autonome. Cette thèse propose et développe un modèle de comportement interne de produit actif permettant une approche distribuée de sécurité active. Celui-ci permet d'aboutir à un protocole de communication de niveau applicatif à embarquer dans les produits actifs. Ce protocole est évalué de façon formelle en utilisant les Réseaux de Petri colorés hiérarchiques. Finalement, ce protocole est implémenté dans le simulateur Castalia/Omnet++ pour l'analyser dans plusieurs scénarii et aussi pour l'éprouver lors du passage à l'échelle. Les résultats montrent l'intérêt et la faisabilité du concept de produit actif.

Ce mémoire traite de la notion de champ de potentiel et de son application à l'allocation dynamique des tâches et au routage de produits dans des systèmes de production flexibles (FMS). Dans cette approche, les produits ont une liste de services à obtenir au sein du système de production. Les ressources émettent des champs de potentiel correspondant aux différents services offerts. Les produits détectent les champs émis par les ressources et sélectionnent le champ qui répond mieux à leur besoin. Les interactions se font donc entre produits et ressources et non uniquement entre ressources comme c'est généralement le cas dans les approches de pilotage plus classiques. Après un état de l'art sur les différentes approches d'interaction entre les entités intervenant dans le pilotage des systèmes de production, nous choisissons et détaillons l'approche à base de champs de potentiel. Un modèle formalisant les champs de potentiel est proposé pour le contrôle hétérarchique résolvant simultanément les problématiques d'allocation dynamique des ressources et de routage dynamique des produits en temps réel. L'approche repose sur l'utilisation d'entités autonomes décisionnelles capables de capter des informations dans leur environnement et de réagir dans celui-ci. Un modèle de produit « actif » embarquant des capacités décisionnelles, basé sur le concept d'augmentation est proposé. Grâce à la plateforme de simulation multi-agents « NetLogo », le modèle est validé tenant compte de contraintes caractéristiques des systèmes de production (temps de transport non négligeables, capacité des files d'attente des ressources et certaines situations de panne), et en s'inspirant d'un benchmark existant. Ce dernier est utilisé pour effectuer une comparaison entre notre modèle et une étude de référence basée sur l'utilisation du protocole contrat-net pour résoudre les problèmes d'allocation des produits entre ressources. Pour valider ce modèle, une mise en oeuvre réelle est présentée sur la cellule flexible AIP-PRIMECA de Valenciennes dans une partie « implémentation ». Dans celle-ci, après une présentation des équipements utilisés, une comparaison des deux approches (champ de potentiel / contract-net) est réalisée en utilisant le même protocole expérimental.

Les évolutions scientifiques survenues ces deux dernières décennies en productique ont eu vocation à conférer plus d'automatisation aux équipements, à définir de nouvelles architectures de commande et pilotage des moyens de production permettant une plus grande flexibilité, reconfigurabilité et réactivité du système. Les initiatives de recherches internationales IMS (Intelligent Manufacturing Systems), HMS (Holonic Manufacturing Systems) ont notamment permis de proposer de nouveaux concepts et architectures s'appuyant sur la décentralisation et la distribution des fonctions dites " intelligentes " de conduite des moyens et ressources. Une nouvelle approche de conduite centrée sur le produit a également vu le jour via les travaux sur le concept d'" intelligent product ". Dans ce nouveau paradigme de " Système contrôlé par le Produit ", il s'agit de conférer au produit un rôle actif et participatif dans les décisions et les flux d'informations engendrés tout au long de son cycle de vie. Dans ce contexte, nos travaux ont permis d'expliciter la notion d'activité associée à un produit tout au long de son cycle de vie. A cet effet, nous avons mis en évidence l'apport de cette activité associée au produit en matière d'amélioration de performances tant pour le produit que pour les différents systèmes de soutien traversés. Selon une approche de type Closed-loop Product Life Management, l'enrichissement de la qualité des flux d'informations entre les différentes étapes du cycle de vie, a également été souligné. Afin de supporter ce concept d'activité, un modèle générique a été proposé. Le paradigme holonique nous a notamment permis de caractériser l'activité d'un produit " actif " constitué lui-même de sous-systèmes " actifs ". L'aspect interactionnel au sein d'un collectif de produits " actifs " a également été pris en compte au niveau du modèle. Nous avons également mis l'accent sur des implémentations réelles des concepts, que ce soit dans un contexte de fabrication flexible via la cellule de l'AIP de Valenciennes ou dans un contexte de maintenance prédictive via le projet industriel SURFER. Dans ce cadre, notre choix d'une implémentation " embarquée " de l'activité, nous démarque de la plupart des travaux réalisés au sein de la communauté française et constitue une réelle spécificité. Nos perspectives de Recherche s'articulent autour du concept d'auto-organisation qui s'avère fondamental pour le développement de systèmes intelligents. Elles visent de nombreux domaines applicatifs (systèmes de production, chaînes logistiques, systèmes de transport, systèmes hospitaliers, bâtiments intelligents...).

Cette thèse contribue au contrôle de la myopie dans les systèmes flexibles de production (SFP). La myopie apparaît lorsque des entités décisionnelles prennent des décisions locales à partir d’une quantité d’information limitée. Cette prise de décision permet de réagir rapidement aux aléas mais induit une performance globale non optimale. Ainsi, ce phénomène doit être contrôlé afin d’obtenir des architectures de pilotage plus performantes. Après une étude du phénomène de myopie dans d’autres domaines, nous définissons la myopie dans les SFP. Un état de l’art sur les différents types d’architectures permet de retenir les architectures de pilotage hybride mixant hiérarchie et hétérarchie pour contrôler la myopie. Une typologie des architectures de pilotage hybride est ensuite réalisée avant qu’une nouvelle architecture ne soit proposée : ORCA. Après avoir été présentée, ORCA est déclinée au pilotage des SFP (ORCA-FMS). ORCA-FMS combine deux approches: un modèle linéaire (ILP) et une approche par champs de potentiel. ORCA-FMS est ensuite appliquée au cas d’étude de la cellule flexible de l’AIP PRIMECA de Valenciennes. Premièrement un modèle de simulation, le plus proche possible du cas d’étude réel est présenté. Il permet d’éprouver l’architecture dans l’environnement de simulation NetLogo. Deuxièmement, afin de valider la pertinence des comportements observés en simulation, l’architecture est mise en œuvre sur la cellule réelle à l’aide du concept de produit actif. Les équipements industriels utilisés pour cette mise en œuvre, le protocole expérimental, ainsi que les résultats obtenus sont détaillés et discutés. / This thesis deals with the control of myopia in Flexible Manufacturing Systems (FMS). Myopia arises when decisional entities take local decisions using limited amount of information. This decision making targets a fast reactivity under perturbations but compromises the overall performance. Thus this phenomenon should be controlled to obtain more efficient control architectures. After a presenting the related literature in myopia in other domains, myopic behavior in FMS is defined. An analysis of state-of-the-art regarding different types of control architectures determined that hybrid control architectures, mixing hierarchy and heterarchy, are the best option to control myopia. Therefore, a thorough study on hybrid control architectures is presented. Afterwards, a new architecture is proposed: ORCA. ORCA first described and then applied to FMS control (ORCA-FMS). ORCA-FMS combines two approaches: a linear model (ILP) and a potential fields approach. ORCA-FMS is then applied to the case study of the flexible cell of Valenciennes’ AIP PRIMECA. First, a simulation model, as close as possible to the real case study is presented. It allows testing the architecture in the simulation environment NetLogo. Then, to validate the behaviors observed in simulation, the architecture is implemented on the real cell using the active product concept. The industrial equipment used for the implementation, the experimental protocol and the results are detailed and discussed.

La surveillance d'entrepôts de produits chimiques est une opération délicate dans le sens où elle passe par une connaissance de la nature de chaque produit stocké, sur leur localisation, sur leur possible interaction et sur les actions à mettre en oeuvre en cas d'alerte. Pour faciliter cette gestion de stockage, cette thèse propose d'utiliser le concept de l'ambiant où le produit possède son propre système d'information et de communication sans fil de façon à le rendre intelligent et autonome. Cette thèse propose et développe un modèle de comportement interne de produit actif permettant une approche distribuée de sécurité active. Celui-ci permet d'aboutir à un protocole de communication de niveau applicatif à embarquer dans les produits actifs. Ce protocole est évalué de façon formelle en utilisant les Réseaux de Petri colorés hiérarchiques. Finalement, ce protocole est implémenté dans le simulateur Castalia/Omnet++ pour l'analyser dans plusieurs scénarii et aussi pour l'éprouver lors du passage à l'échelle. Les résultats montrent l'intérêt et la faisabilité du concept de produit actif / Monitoring of chemical product storage is a delicate operation in the sense that it requires knowledge of the nature of each stored product, their location, their interaction and possible actions to be implemented in case of emergency. To facilitate the storage management, this thesis proposes to use the concept of ambient where the product has its own information system and wireless communication so as to make it intelligent and autonomous. This thesis proposes and develops a model of internal behavior of active product that allows a distributed approach of active security. This can lead to a communication protocol of application level to embed the active products. This protocol is formally assessed using hierarchical colored Petri nets. Finally, this protocol is implemented in the simulator Castalia/Omnet++ to analyze it in several scenarios and also for the experience when going to scale. The results show the usefulness and feasibility of the concept of active product

Cette thèse contribue au contrôle de la myopie dans les systèmes flexibles de production (SFP). La myopie apparaît lorsque des entités décisionnelles prennent des décisions locales à partir d'une quantité d'information limitée. Cette prise de décision permet de réagir rapidement aux aléas mais induit une performance globale non optimale. Ainsi, ce phénomène doit être contrôlé afin d'obtenir des architectures de pilotage plus performantes. Après une étude du phénomène de myopie dans d'autres domaines, nous définissons la myopie dans les SFP. Un état de l'art sur les différents types d'architectures permet de retenir les architectures de pilotage hybride mixant hiérarchie et hétérarchie pour contrôler la myopie. Une typologie des architectures de pilotage hybride est ensuite réalisée avant qu'une nouvelle architecture ne soit proposée : ORCA. Après avoir été présentée, ORCA est déclinée au pilotage des SFP (ORCA-FMS). ORCA-FMS combine deux approches: un modèle linéaire (ILP) et une approche par champs de potentiel. ORCA-FMS est ensuite appliquée au cas d'étude de la cellule flexible de l'AIP PRIMECA de Valenciennes. Premièrement un modèle de simulation, le plus proche possible du cas d'étude réel est présenté. Il permet d'éprouver l'architecture dans l'environnement de simulation NetLogo. Deuxièmement, afin de valider la pertinence des comportements observés en simulation, l'architecture est mise en œuvre sur la cellule réelle à l'aide du concept de produit actif. Les équipements industriels utilisés pour cette mise en œuvre, le protocole expérimental, ainsi que les résultats obtenus sont détaillés et discutés.