Coopération Hommes-Machines pour des systèmes de production flexibles – HUMANISM

Une méthodologie pour construire un ensemble de contraintes (filtre logique) afin d'assurer la sécurité d'une loi de contrôle existante a été développée. La résolution de cet ensemble de contraintes est effectuée en utilisant la synthèse algébrique, outil permettant l'implémentation du filtre logique en langage d’automatisme conforme à la norme IEC 61131-3.

Les résultats obtenus dans des environnements expérimentaux contrôlés, tels des simulateurs ou installations simplifiées de procédés industriels, ont permis d’identifier plusieurs points clés de la conception de systèmes autonomes et des supports nécessaires à l’humain pour les contrôler. Ces points clés concernent l’identification des limites des systèmes autonomes, la proposition de contrôle partagé, mais surtout la nécessité d’équiper ces systèmes de compétences dans les fonctions qu’ils remplissent, en considérant leurs modalités de transparence dans leurs coopérations avec l’humain. Ces systèmes doivent ainsi se décliner sous forme d’ombres ou de jumeaux numériques, d’émulateur ou de simulateur suivant les aides à fournir aux opérateurs humains à des niveaux tactique et opérationnel, de façon que l’humain puisse détecter et contrôler les intentions et actions de ces systèmes. D’autres travaux se sont concentrés sur la gestion des contraintes de sécurité pour le contrôle des systèmes cyber-physiques. En termes de livrable, un générateur automatique de code et de configuration d’automatisme a été défini et réalisé.

Les résultats issus des travaux réalisés dans le projet HUMANISM ont contribué à enrichir la réflexion sur l’interaction entre les humains et les systèmes cyber-physiques dans le cadre de l’industrie 4.0, mais aussi sur les concepts de transparence, d’éthique et de coopération pour les systèmes humains-machines au sens large. Le nombre de publications et de participations aux séminaires en témoigne. De nouvelles pistes de projets nationaux et internationaux ont dorénavant été étudiées pour avancer sur les verrous non encore levés ou découverts pendant le projet.

Pacaux-Lemoine, M.-P.; Sallak, M.; Sacile, R.; Flemisch, F.; Leitão, P. Introduction to the special section humans and industry 4.0. Cognition, Technology and Work. 2022, 24 (1), 1-5.

Pacaux-Lemoine, M.-P.; Berdal, Q.; Guerin, C.; Rauffet, P.; Chauvin, C.; et al. Designing human–system cooperation in industry 4.0 with cognitive work analysis: a first evaluation. Cognition, Technology and Work. 2021, 24, 93–111.

Simon, L.; Guérin, C.; Rauffet, P.; Chauvin, C.; Martin, É. How Humans Comply With a (Potentially) Faulty Robot: Effects of Multidimensional Transparency. IEEE Transactions on Human-Machine Systems. 2023, 53, 751-760.

Philippot, A.; Riera, B.; Kunreddy, V.; Debernard, Serge. Formation à l'Industrie 4.0 par l'utilisation du model-Checking et du Virtual Commissioning, La 16ème édition du colloque national S-mart, Saint-Jean-de-Maurienne, France, 3-5 Avril 2019.

L’un des objectifs de l’Usine du Future est de fabriquer rapidement des produits sur mesure de haute qualité, avec un niveau de consommation énergétique bas en amenant de la souplesse au sein du système manufacturier global. Cet objectif implique de construire des systèmes manufacturiers plus flexibles et plus résilients. L’intégration de nouvelles technologies issues des domaines de la productique et du numérique constitue une piste intéressante. Cependant, cette évolution doit s’accompagner d’une démarche qui maintient l’Homme au centre du système global, tant sur les aspects décisionnels que sur le contrôle des systèmes « intelligents » implémentés. C’est dans ce contexte que HUMANISM propose de mettre en place une approche de conception centrée sur l’Homme. L’idée majeure est d’équilibrer les implications de l’Homme et de la technologie, en profitant des avancées de l’automatisation, mais également des capacités d’adaptation de l’Homme, ainsi que de ses capacités à tirer profit de son expérience. Les systèmes manufacturiers dits « intelligents » (SMI) déploient des Systèmes Auto-Organisés (SAO) efficients, mais qui sont à même de générer des comportements émergeants pouvant conduire à des situations inattendues et dangereuses ; HUMANISM a pour objectif de développer une méthodologie de conception de systèmes d’aide coopératifs, de façon à soutenir la conscience de la situation de l’Homme, ainsi que ses prises de décisions pour le contrôle de tels SMI.

L’approche de conception centrée sur l’Homme proposée dans HUMANISM repose, d’une part, sur l’intégration d’une méthode d’Analyse de l’Activité Cognitive (AAC). Il s’agit de l’une des principales méthodes qui prend en considération les facteurs humains pour la conception de systèmes sociotechniques. Cette méthode pourra assister la conception de système d’aide pour les SMI en fonction des besoins actuels et futurs de l’Homme, besoins qui seront redéfinis de par l’implantation de nouvelles technologies telles que les SAO. D’autre part, l’approche de conception centrée sur l’Homme repose sur les principes de la Coopération Homme-Machine (CHM) qui propose des modèles précis permettant d’identifier et d’implémenter des organisation et des partages de tâches optimaux entre l’Homme et les nouvelles technologies. C’est dans le but d’assurer la généricité de nos développements théoriques que HUMANISM testera ses solutions sur trois systèmes manufacturiers. Ils mettront en œuvre des technologies et des modèles de comportement différents au regard de leur capacité d’auto-adaptation et des niveaux d’automatisation qu’il serait possible d’implémenter. Ces trois SAO seront un cobot, une patrouille de robots mobiles et une patrouille de produits intelligents. Ils se différencient également du point de vue de leur interaction avec l’Homme (proche vs. distant) et dans leur comportement plus ou moins prédictif, ou encore leur capacités de communication. Chaque SAO est dès à présent disponible dans leur version réelle ou simulée dans les laboratoires impliqués dans HUMANISM.