TITRE : OPTIMISATION ROBUSTE : CREATION D UNE PLATEFORME ET

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1 TITRE : OPTIMISATION ROBUSTE : CREATION D UNE PLATEFORME ET APPLICATIONS INDUSTRIELLES MOTS CLEFS : OPTIMISATION, ANALYSE DE SENSIBILITE, REDUCTION DE MODELES, FIABILITE, SYSTEMX CONTEXTE de l IRT SYSTEMX L IRT SystemX est un institut de R&D thématique interdisciplinaire rassemblant les compétences de l industrie, et de la recherche publique dans une logique de co-investissement public-privé : Alstom, Bull, Campus Paris- Saclay, INRIA, Institut Mines Telecom, Kalray, OVH, Renault, Sherpa, Systematic Paris-Region, etc. Les IRT s inscrivent dans le cadre du Programme Investissements d Avenir. Notre ambition et nos objectifs : Développer et expérimenter de nouveaux concepts de produits, services et systèmes par l assemblage et l intégration de briques technologiques ; Répondre aux défis technologiques «Ingénierie Système» posés par les industriels ; Créer un «creuset d interaction» entre acteurs de la recherche publique et industrielle et constituer une masse critique de compétences et de moyens techniques co-localisés ; Soutenir et accompagner la croissance des PME et ETI des filières concernées ; Contribuer au développement des compétences nécessaires par une ingénierie de formation adaptée Ouverture les ressources de SystemX aux étudiants (laboratoires et plateformes) ; L IRT SystemX met en place les projets CRÉE : Coopération Recherche Étudiants Entreprise Un projet CRÉE comprend 3 stages pour 3 étudiants, qui devront travailler ensemble en équipe Système pour répondre à une problématique industrielle. Ils travaillent en proximité avec des Projets de recherche opérationnels, avec du personnel académique et industriel. Les sujets sont définis par les industriels pour les industriels. Un sujet pourra être par exemple une étude de faisabilité ou bien, un benchmark en lien avec l un des projets de R&D. Une équipe de 3 étudiants d horizons différents est constituée pour travailler, en coopération, sur le sujet de l industriel : par exemple un élève issu d une école généraliste pour la vision d ensemble du projet, un élève orienté «marketing», avec un élève ingénieur pour se charger de la spécification technique du sujet et un élève en IUT pour la réalisation d une maquette ou d un prototype. L équipe d étudiants sera encadrée par un binôme d ingénieur SystemX et / ou Entreprise partenaire du projet de recherche. IRT SystemX : 8, avenue de la Vauve BP Palaiseau PAGE 1 SUR 5

2 CONTEXTE DU PROJET ET DES SUJETS DE STAGES : un défi industriel à relever Vous intégrerez une équipe de 3 étudiants pour réaliser l objectif commun suivant : Les industriels cherchent des solutions toujours plus fiables à leurs problèmes tout en ayant des objectifs de performances et de coûts toujours plus ambitieux. Aujourd hui les méthodes d optimisation classiques ne suffisent plus. Elles mènent en effet à des solutions qui peuvent se dégrader fortement en fonction des incertitudes liées, par exemple, aux tolérances de fabrication ou au vieillissement des matériaux. Beaucoup utilisée dans le domaine financier, l Optimisation Robuste est un outil idéal pour palier à ces inconvénients. De plus, les méthodes introduites par l Optimisation Robuste peuvent potentiellement servir de base à une manière innovante de traiter les marges de conception au plus juste. C est pourquoi ces dernières années, de plus en plus d industriels se sont montrés intéressés par ses techniques et un effort de recherche important a été fourni afin de les appliquer à un contexte d ingénierie. Malgré l antérieur, l Optimisation Robuste demande un grand nombre d appels à des codes de calcul potentiellement exigeants en temps de calcul et requiert une bonne maîtrise de la qualité des modèles mis en jeu. L IRT et ses partenaires industriels veulent aujourd hui capitaliser l expérience des laboratoires scientifiques impliqués dans le projet ROM et mettre en place des outils d Optimisation Robuste. Ceci nécessite de construire différentes briques technologiques. L objectif donc de ce projet CREE est de construire les éléments nécessaires au déploiement d un prototype de plateforme d optimisation robuste. Les sujets de stages de ce projet composé d étudiants se déclinent en : - Construction d un Méta modèle dédié au cas de la régulation thermique d une cabine d avion AIRBUS [STAGE1] - Méthode de propagation d incertitudes appliquée à un cas Crash Test Renault [STAGE2] - Mise en place d une méthodologie d optimisation robuste sur cas industriels [STAGE3] Vous travaillerez en collaboration étroite avec le projet de recherche SYSTEMX intitulé ROM (Réduction de modèle et Optimisation Multi-physique). Une collaboration ponctuelle avec le projet SIM (Simulation Ingénierie Multi-disciplinaire) est également possible. Renault, Airbus Group, Safran Group, Cenaero, Distene, ESI Group entre autres sont les acteurs industriels de ce projet. Supméca, Supélec, l Inria, L UVSQ apportent leurs savoir-faire en tant que laboratoires de recherche. L équipe dispose d une expérience considérable et diversifiée dans le domaine de l optimisation et de la réduction de modèles. IRT SystemX : 8, avenue de la Vauve BP Palaiseau PAGE 2 SUR 5

3 STAGE 1 : Construction d un Méta modèle dédié au cas de la régulation thermique d une cabine d avion AIRBUS Au sein de SYSTEMX, environnement interdisciplinaire et multiculturel (Alstom, Bull, Campus Paris- Saclay, INRIA, Institut Mines Telecom, Kalray, OVH, Renault, Sherpa, Systematic Paris-Region ), vous serez partie prenante d une équipe projet composée d étudiants. Vous travaillerez aussi en collaboration avec le projet de recherche intitulé ROM (Réduction de modèle et Optimisation Multiphysique), dont l équipe dispose d une expérience considérable et diversifiée dans le domaine. Les acteurs du projet sont : Renault, Airbus Group, Safran Group, Cenaero, Distene, ESI Group, Supméca, Supélec, l Inria, L UVSQ. Les techniques d Optimisation Robuste nécessitent généralement de nombreux appels à des codes de calcul métier. Ces codes de calcul peuvent être couteux en temps de calcul. De plus certains problèmes mettent en jeu des couplages de modèles multidisciplinaires qui peuvent impliquer des difficultés supplémentaires. Ainsi la nécessité de développer des modèles réduits prédictifs et compatibles avec ses couplages émerge comme une problématique évidente et cruciale pour rendre une démarche d Optimisation Robuste efficiente. Dans ce cadre, vos missions seront les suivantes : Comprendre et mettre en place le couplage multidisciplinaire entre une cabine d avion Airbus et le système de contrôle thermique (ECS, environmental control system). Veille technologique de techniques de réduction de modèle dédiées au couplage multidisciplinaire. Proposer et adapter des méthodes de réduction au cas d étude en question (prise en compte des contraintes physiques, approche séquentielle, ). Faire émerger des problématiques de recherche. Le profil recherché : BAC+4 ou BAC +5, issu d une école d ingénieur spécialité aéronautique ou mécanique ou de master recherche avec spécialisation mathématiques appliquées, pour un stage de 6 mois environ sur le site IRT SYSTEMX à Palaiseau (plateau de Saclay). Connaissances en méta-modèle, surface de réponse Des notions de programmation en Python, Modelica, Matlab. Probabilités statistique. Mécanique des fluides thermique serait un plus. Référence : CREE_2015_ROM3_03_01_ IRT SystemX : 8, avenue de la Vauve BP Palaiseau PAGE 3 SUR 5

4 STAGE 2 : Méthode de propagation d incertitudes appliquée à un cas Crash Test Renault Au sein de SYSTEMX, environnement interdisciplinaire et multiculturel (Alstom, Bull, Campus Paris-Saclay, INRIA, Institut Mines Telecom, Kalray, OVH, Renault, Sherpa, Systematic Paris- Region ), vous serez partie prenante d une équipe projet composée d étudiants. Vous travaillerez aussi en collaboration avec le projet de recherche intitulé ROM (Réduction de modèle et Optimisation Multi-physique), dont l équipe dispose d une expérience considérable et diversifiée dans le domaine. Les acteurs du projet sont : Renault, Airbus Group, Safran Group, Cenaero, Distene, ESI Group, Supméca, Supélec, l Inria, L UVSQ. Avant de mettre en place une démarche d Optimisation Robuste, une tâche importante est de bien maîtriser le problème à optimiser. Quantifier la variabilité du système par rapport aux différentes incertitudes des variables et paramètres du problème est un enjeu en soi. Des techniques d analyse des incertitudes globales (sur l intégralité du domaine de fonctionnement) et locales (autour d un point de fonctionnement) doivent être investiguées. Cette analyse de sensibilité est ensuite utilisée pour construire un problème d Optimisation Robuste pertinent. Enfin les outils développés seront utilisés pour mettre en place des outils de gestion des marges de conception adéquates prenant en compte la phase de design (allocation et propagation). Vos missions seront les suivantes : Etudier les méthodes d analyse de sensibilité existantes (globales, locales, structures de dépendance). Proposer et développer une méthode d analyse de sensibilité spécifique pour les modèles de grandes dimensions et gourmands en temps de calcul. Décrire les incertitudes et analyser la sensibilité du cas d étude d un crash véhicule automobile (Renault) grâce à la méthode développée précédemment. Proposer une stratégie de gestion des marges de conception des équipements embarqués. Le profil recherché : BAC+4 ou BAC +5, issu d une école d ingénieur filière automobile ou de master recherche avec spécialisation dans le domaine des mathématiques appliquées, pour un stage de 6 mois environ sur le site IRT SYSTEMX à Palaiseau. Probabilités-Statistique. Plan d expériences. Programmation de type Python, C++ serait appréciée. Une connaissance des logiciels Openturns et Pam-Crash serait un plus. Référence : CREE_2015_ROM3_03_02_ IRT SystemX : 8, avenue de la Vauve BP Palaiseau PAGE 4 SUR 5

5 STAGE 3 : Mise en place d une méthodologie d optimisation robuste sur cas industriels Au sein de SYSTEMX, environnement interdisciplinaire et multiculturel (Alstom, Bull, Campus Paris-Saclay, INRIA, Institut Mines Telecom, Kalray, OVH, Renault, Sherpa, Systematic Paris- Region ), vous serez partie prenante d une équipe projet composée d étudiants. Vous travaillerez aussi en collaboration avec le projet de recherche intitulé ROM (Réduction de modèle et Optimisation Multi-physique), dont l équipe dispose d une expérience considérable et diversifiée dans le domaine. Les acteurs du projet sont : Renault, Airbus Group, Safran Group, Cenaero, Distene, ESI Group, Supméca, Supélec, l Inria, L UVSQ. Pour être performante, une méthodologie d Optimisation Robuste doit comprendre plusieurs volets. Tout d abord elle doit pouvoir prendre en compte différentes sources (physiques, numériques, ) et types d incertitudes (aléatoires, épistémiques, ). Ensuite des mesures pertinentes de la robustesse (variabilité de la réponse par rapport aux incertitudes sur les entrées) et de la fiabilité (capacité à respecter le cahier de charges du problème) des points de fonctionnement doivent être développées. Enfin plusieurs stratégies de résolution numérique du problème d optimisation sont à mettre en place. Vos missions seront les suivantes : Etudier les méthodes d optimisation robuste proposées dans la littérature. Formaliser mathématiquement des mesures de robustesse et de fiabilité génériques et qui seront appliquées à des cas tests industriel du projet. Développer un prototypage qui reprend la partie générique et qui l instancie sur un ou plusieurs cas tests (régulation thermique, machine électrique, etc.) Le profil recherché : BAC+4 ou BAC +5, issu d une école d ingénieur ou de master recherche avec spécialisation dans le domaine des mathématiques appliquées, pour un stage de 6 mois environ sur le site IRT SYSTEMX à Palaiseau. Optimisation (mathématiques), Probabilité-Statistique. Programmation (Python, C++) Des notions de Modelica/Simulink seraient appréciées. Référence : CREE_2015_ROM3_03_03_ IRT SystemX : 8, avenue de la Vauve BP Palaiseau PAGE 5 SUR 5