Architectures de conduite

En général, la conduite des systèmes flexibles de production fait appel à la modélisation du système à piloter. Vu la complexité de cette conduite, il est nécessaire de décomposer la modélisation du système sur les différents horizons temporels: la production à long terme, à moyen terme ou à court terme. Un autre manière de modéliser les systèmes de conduite est de tenir compte de type du système de production : job shop ou flow-shop.

Plusieurs architectures de conduite ont été identifiés par [Adamou, 1997]. Une première architecture est décrite pour les systèmes orientés job-shop. Un système de production est dit de type job-shop s'il est structuré suivant un regroupement des tâches avec des technologies semblables et suivant l'agencement des opérations relatives à une tâche. Cinq niveaux pour la conduite du système ont été proposés au LAAS (Toulouse) : planification, ordonnancement, supervision, coordination, commande locale, et le niveau du système physique.

La conduite des niveaux planification et ordonnancement s'effectue hors ligne. La supervision assure la politique de gestion des tâches. Cette architecture de conduite ne

prend pas en considération ni les aléas de production, ni le suivi de la production. Mais pour les systèmes de désassemblage, le suivi des opérations est essentiel, car il permet au système de commande de réagir en temps réel aux événements imprévus (comme l'impossibilité de démonter tel composant).

Fig. 13 Architecture de conduite proposée au LAAS

Une architecture plus intéressante a été proposée pour un système de conduite à Valenciennes. Elle est structurée sur six niveaux: planification, programmation, ordonnancement, conduite, commande, exécution (Figure 14). Au niveau planification il y a une vision à long terme sur la production: plan directeur, objectifs financiers et de fabrication. On peut dire qu'au niveau programmation on établit une prévision de la production à moyen terme (une semaine). Cette prévision caractérise les besoins et les stocks en cours. Le niveau de conduite est chargé de réaliser la production prévue par le niveau ordonnancement. Le niveau commande joue un rôle d'interface entre le niveau conduite et les systèmes physiques. Un protocole de suivi de production du plus bas niveau au plus haut assure la synchronisation entre les différents niveaux de décision.

Planification Supervision Coordination Commande locale Système physique Plan de production Politiques de gestion Rapports historiques Interface de communication Commande

Fig. 14. Architecture de conduite (Valenciennes)

Le système de production de type flow-shop est caractérisé par le regroupement du flux matériel et l'agencement des opérations relatives à ce flux. Dans ce cas une structure différente est proposée dans [Adamou, 1997]. Il s'agit de la conduite d'une cellule d'assemblage dénommée DIAC (Delft Intelligent Assembly Cell) (Figure 15).

La conduite est subdivisée en quatre niveaux de décision organisés selon la composition du flux de production: le niveau lot, le niveau produit, le niveau composant, le niveau primitive. Au premier niveau s'effectue l'analyse de la faisabilité au sens de l'assemblage d'un lot de n produits. Au deuxième niveau, niveau produit, les séquences d'assemblage sont établies. Au troisième niveau la planification de la séquence d'assemblage des composants est faite. Chacun de ces niveaux a sa propre commande qui supervise son fonctionnement. Le quatrième niveau, dit primitive donne les primitives virtuelles des actionneurs et des capteurs physiques. Ces primitives constituent une bibliothèque d'objets constituant les modèles de ces actionneurs. La structure distribuée de cette architecture fait d'elle une structure coordonnée car les décisions sont bien distribuées entre les niveaux.

Planification Programmation Ordonnancement Conduite Commande Exécution Long terme Moyen terme Court terme Temps réel Perturbations Gestion prévisionnelle

Pilotage temps réel Plan directeur de production

Programme prévisionnel

Planning détaillé

Tâche exécutable

Fig. 15. L'architecture de conduite pour la cellule DIAC

Au Département d'Ingénierie Electrique de Zaragoza, Espagne une architecture qui combine les modèle de réseaux de Petri et le formalisme d'objet est implémentée pour la conduite d'un système de production. L'architecture est développée autour d'une base de connaissances qui se caractérise par une approche objet pour la représentation des entités et de leurs liens. Un dispatcheur a le rôle d'analyse et de prise de la décision pour ce qui concerne l'évolution de production. Cette architecture donne une bonne flexibilité au système de conduite mais elle ne satisfait pas les besoins d'un système flexible d'assemblage dans lequel le nombre de niveaux de prise de décision est supérieur à deux (figure 16). Planification Planification Planification Planification Commande Commande Commande Commande

Ressources du système physique

Premier niveau: lot Deuxième niveau: produit Troisième niveau: composant Quatrième niveau: primitive

Plans de production Ordres et comptes - rendus

Fig. 16. Architecture développée autour d'une base de connaisance

Au département d'Information et Sciences de décision de l'Université de Virginia USA un modèle dynamique basé sur la hiérarchisation du système de production a été proposé (fig. 17).

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Fig 17. Modèle dynamique de conduite

Ce modèle est caractérisée par deux activités en parallèle: une de planification qui établit les objectifs de production à attendre et une opérationnelle qui exécute ces objectifs. Une prise de décision relative à un problème se caractérise par une boucle de

Violations d'objectifs

Demande de prise de décision Demande de réordonnancement Base de connaissance Planification Ordonnancemen Exécution Coordination Interface procédée Demande de ré ordonnancement Réponse Comptes-rendus Consignes Facteurs de l'environnement Prise de décision Formulation du problème Solution du problème Objectifs Facteurs d'environnement Objectifs Activité Prise de décision

Activité niveau subordonné Suivi de l'activité

conduite comprenant deux contre réactions ayant pour fonction de transférer l'activité qui lui est subordonnée.

Au LAB Yin [Yin, 1995] s'est inspirée des résultats des travaux d'analyse relatifs à la conception des systèmes flexibles d'assemblage pour proposer une approche de pilotage réactif basée sur un ordonnancement dynamique. Le niveau ordonnancement en temps réel prends deux types de décisions: le lancement des produits et le séquencement d'exécution des opérations au niveau de postes. Yin génère une réaffectation de ressources après une optimisation des coûts de production. La méthode est testée sur une ligne circulaire d'assemblage.

On a vu que chaque type d'architecture pour la cond uite d'un système de production a un modèle spécifique en fonction du problème et du type du système soumis à l'étude. L'architecture flow-shop est très indiquée pour les systèmes d'assemblage, mais ne satisfait que partiellement une conduite réactive du système.

Compte-tenu de la grande incertitude sur l'état des produits à désassembler les approches générales relatives aux systèmes de type flow-shop doivent être repenser.