Jumeaux Numériques pour l'aide au pilotage des systèmes cyber-physiques – DT4CPS_V3

Le premier résultat concerne une proposition d’une méthodologie mettant en place un jumeau numérique intégrant les modèles et données nécessaires à la fois à l’automaticien (à l’échelle du contrôleur) et au producticien (à l’échelle d’une ligne). Pour cela, une architecture de JN orientée données sera proposée, permettant de gérer les différents flux de données entre jumeaux. Dans le cadre du projet, une étude sur l’interopérabilité des systèmes d’informations sera nécessaire. Le deuxième résultat est une proposition d’ajustement des modèles numériques du JN pour aligner son comportement sur le JP. Ce défi majeur, attendu par académiques et industriels, implique une synchronisation dynamique des jumeaux. Garantir un alignement permettra une meilleure exploitation des données issues des jumeaux à différentes échelles (automaticien, producticien) et donc de proposer une aide à la décision de reconfiguration selon des capacités et conséquences de production ou énergétique. Il est envisagé pour cela des méthodes et outils pour la commande et la reconfiguration de SCPP, avec une désynchronisation volontairement du JN afin d’analyser ses possibilités de reconfiguration lors une mise en service virtuelle, avant décision et resynchronisation. Un benchmark/démonstrateur reprenant l’ensemble des résultats obtenus et jeux de données de référence du projet DT4CPS sera mis à disposition de la communauté scientifique.

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Philippot A.; et al. Digital Twins for Cyber-Physical Systems. Session du CT JNum - 2èmes journées nationale de la SAGIP, Lyon, mai 2024.

Roisin M.; Yvars P.A.; Riera B. Constraint Programming for Logic controller Synthesis. 10th International Conference on Control, Decision and Information Technologies. 01-04 July, 2024, Valetta, Malta.

Le jumeau numérique, clone virtuel d’un système physique, est considéré comme une technologie clé et de rupture dans l’industrie du futur. Il est vu comme un outil de pilotage des Systèmes Cyber-Physique de Production (SCPP) et doit permettre en théorie d’améliorer la mise en service, la maintenance prédictive et l’optimisation du système de production 4.0. Actuellement, l’automaticien exploite de façon relativement empirique des modèles de simulation de Parties Opératives pour la mise en service virtuelle et la réalisation de différents scenarii de tests afin de vérifier/corriger la partie commande et ainsi gagner du temps lors de la mise en service réelle. Les producticiens, pour leur part, utilisent des modèles numériques pour la simulation de flux, pour évaluer des scénarios de prises de décision (séquencement des opérations, reconfiguration, impact des aléas…). Ces modèles de simulation restent donc aujourd’hui cantonnés d’une part aux activités de test de la partie commande, et d’autre part, au dimensionnement et reconfiguration des installations et ne sont que très peu utilisés durant la phase d’exploitation des SCPP. Le projet DT4CPS (Digital Twins for Cyber-Physical Systems) vise à fédérer et enrichir les modèles de simulation utilisés par les automaticiens et les producticiens dans la phase de conception, pour en faire un jumeau numérique. En assurant une cohérence avec le système physique tout au long du cycle de vie (exploitation et amélioration en particulier), ce jumeau numérique doit permettre d'améliorer la mise en service des SCPP, de type systèmes manufacturiers reconfigurables, et devenir un outil d’aide à la décision durant la phase d'exploitation.
Le projet DT4CPS vise à lever plusieurs verrous scientifiques (commande et pilotage des SCPP), méthodologiques (quels méthodes et outils pour les automaticiens/productiens/exploitants 4.0 ?), techniques (interopérabilité des systèmes d’informations) et humains.