Analyse qualitative et quantitative des Systèmes Automatisés de Production Jean-Luc Cojan Laboratoire LISyC Université de Bretagne Occidentale Encadrants : M. Philippe Le Parc M. Loïc Plassart M. Franck Singhoff
Sommaire 1. Les Systèmes Automatisés de Production (SAP) 2. Méthodes formelles pour les SAP 3. Présentation et objectifs du stage Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 2
Les Systèmes Automatisés de Production Systèmes Automatisés de Production Autres SAP, P.C. Informations IHM Informations réseaux Unité de calcul Traiter des informations PARTIE COMMANDE Ordres Informations Energie Préactionneur Distribuer l énergie Conditionneur Transformer les signaux Energie distribuée Signaux Architecture d un SAP Actionneur/ Effecteur Convertir l énergie et agir sur le produit Capteur Acquérir les signaux PARTIE OPERATIVE Action Etat P R O D U I T P R O D U I T P R O D U I T Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 3
Les Systèmes Automatisés de Production Architecture fonctionnelle (1) Pyramide CIM Fonctions du pilotage minutes àjours fichiers 5 4 Entreprise Usine Management, gestion financière, aspects prévisionnels et décisionnels Planification de la production 1 sec. tableaux 3 Atelier Ordonnancement, maintenance 100 ms messages 2 Cellule Supervision : acquisition des données, surveillance, paramétrage de la production 10 ms mots 1 Machine Contrôleurs numériques, automates 1 ms bits 0 Terrain Capteurs, actionneurs Pilotage niveau 1, 2 et 3: - Commande - Supervision - Surveillance SCADA Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 4
Les Systèmes Automatisés de Production Architecture fonctionnelle (2) Maîtrise des informations, cohérence, absence de conflits centralisée hiérarchisée Autonomie, réactivité, flexibilité, tolérance aux fautes Centre de pilotage coordonnée Conception plus complexe Ordre/Comptes-rendus Centre de production distribuée Coordination Flux physique distribuée supervisée Evolution des structures de pilotage Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 5
Les Systèmes Automatisés de Production SAP - Bibliographie J. Perrin et al. Automatique et Informatique Industrielle - Bases théoriques, méthodologies et techniques. Nathan, 2004 Noël Bouteille et al, Le Grafcet. Cépaduès-Editions, 1992. Johan Tailland. Instruments Intelligents, Modèles et outils de conception. Thèse de doctorat, Université de Savoie, 2002. Damien Trentesaux. Pilotage hétérarchique des systèmes de production. Mémoire d Habilitation à Diriger les Recherches, 2002. Lionel Blanc. Modélisation des processus métier mis en oeuvre dans une approche EAI en vue de leur pilotage. Le pilotage des applications intégrées. Thèse de doctorat, Université de Savoie, 2004 Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 6
Méthodes formelles pour les SAP Méthodes formelles pour les SAP Tests sur système réel non exhaustifs Modélisation, formalisation et spécification - Validation et vérification -Analyse de performances Les propriétés sont vérifiées sur le modèle et non sur le système réel. Les tests restent indispensables. Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 7
Méthodes formelles pour les SAP Formalismes Systèmes à événements discrets (SED) Formalismes - Systèmes à états finis - Grafcet, Réseaux de Petri - Logiques temporelles - Langages synchrones - Equations algébriques Compromis entre expressivité et décidabilité Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 8
Méthodes formelles pour les SAP Utilisation des méthodes formelles Preuve a priori - Théorie de la supervision (RW) Preuve a posteriori - Theorem proving - Model checking temporel et comportemental Simulation - Analyse de performances -Aide àla décision Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 9
Méthodes formelles pour les SAP Méthodes formelles - Bibliographie Georg Frey and Lotar Litz. Formal methods in PLC programming. Dans IEEE Conference on Systems Man and Cybernetics SMC2000, Oct. 2000. Farn Wang. Formal verification of timed systems : A survey and perspective. Dans Proceedings of the IEEE, Vol. 92, num. 8, August 2004. Edmund M. Clarke and Jeannette M. Wing. Formal methods : state of art and future directions. ACM Computing Surveys, 28(4) :pp 626643, 1996. Tadao Murata. Petri Nets : Properties, analysis and applications. Dans Proceedings of the IEEE, Vol. 77, num. 4, April 1989. Joost-Peter Katoen. Principles of Model Checking. Lectures notes, Chapter 1 - System verification, 2003/2004. W. M. Wohnam. Supervisory control of Discrete-Events Systems. Monograph, 1997-2005. Claire Berchet. Modélisation pour la simulation d'un système d'aide au pilotage industriel. Thèse de Doctorat, INP de Grenoble, 2000. Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 10
Présentation et objectifs du stage Présentation du stage Système d assemblage de type flow-shop Architecture de pilotage hiérarchisée Informations de suivi Ordres Requête Réponse Superviseur Bus de terrain Commande locale Commande locale Commande locale Partie opérative Partie opérative Partie opérative Station Station Station Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 11
Présentation et objectifs du stage Objectifs du stage Migration de Design CPN vers CPN Tools Intégration du réseau de terrain dans le modèle Architecture de pilotage distribuée Lignes d assemblage hybrides L. Plassart. Etude par simulation des interactions entre les unités de commande locale et le superviseur d'une ligne d'assemblage automatisée. Mémoire Ingénieur CNAM, 2005. L. Plassart et al. Performance evaluation of a controlled flow-shop system with a timed coloured Petri net model. Soumis à INCOM06. Jean-Luc Cojan Le 9 février 2006 12