Synthèse des lois de commande pour la reconfiguration des systèmes à événement

Sébastien Henry [HEN-2005] considère qu’un système automatique de production manufacturière est constitué de quatre éléments (cf. Figure 2.1). Au delà des éléments de base qui caractérisent un système de production (flux de produits et partie opérative), deux autres éléments sont à considérer en vue de son automatisation, à savoir une interface et un système de pilotage.

Figure 2.1 : système automatique de production manufacturière

Le Flux de produits représente l'ensemble des entités en cours de transformation ou d’acheminement.

La partie opérative (PO) regroupe l'ensemble des organes physiques appelés aussi ressources physiques (qui interagissent sur le flux de produits pour modifier son état au sens le plus large (état physique et position spatiale). Elle se compose des actionneurs et effecteurs.

Le système de pilotage [TRE-2002] dont la fonction est de définir, d'imposer et de surveiller l'évolution du flux de produits et de la partie opérative afin de les amener conjointement d'une situation à une autre concordant avec les demandes client tout en satisfaisant les contraintes de sécurité et d’environnement, et, de plus, en optimisant les critères de productivité et de qualité. Il se compose d'une partie matérielle (calculateurs, réseaux de communication) et d'une partie logicielle (système d'exploitation, interpréteur de commande, ...) dont la prépondérance est naturellement croissante (adaptabilité, reconfigurabilité, maintenabilité).

Chapitre 2 – Etat de l’art : reconfiguration des systèmes complexes

L'interface, constituée de pré-actionneurs transmet les ordres du système de pilotage à la

PO et informe ce dernier de l'état de la PO et/ou du flux de produits.

Chaque ressource du système offre une ou plusieurs opérations qui influent directement ou indirectement sur la matière à travailler : le produit (cf. Figure 2.2). Les effets sur les produits peuvent être géographiques (convoyage d’un produit d’un point A à un point B par exemple), ou physique (décolletage, peinture, …).

R S R S Vérin V1 R S R S Vérin V2 Point A Point B P R S R S Vérin V1 R S R S Vérin V2 Point A Point B P Sortir Vérin V1 Cde : Sortir, Rentrer Cde : Sortir, Rentrer Cde : commande R: point rentré S: point sorti

Figure 2.2 : chaîne fonctionnelle du vérin V1

Dans la Figure 2.2, la chaîne fonctionnelle du vérin V1 exécute l’opération « sortir V1 ». S’il existe un produit « P » au point A, il y aura un effet sur la position du produit : le produit « P » va être déplacé du point A au point B.

Selon le point de vue de l’auteur, généralement, une opération entraîne une évolution de la ressource considérée (représentant le processus de changement d’état de la ressource), et d’une ou plusieurs évolutions associées du flux de produits (représentant le processus de changement d’état du produit impliqué par l’évolution de la ressource correspondante). Quelques fois, il existe des opérations qui n’entraînent qu’une évolution de la ressource, ces opérations sont appelées « opération de préparation ». Il existe aussi des opérations qui ne contiennent que des évolutions associées du flux de produits, ces opérations sont appelées « opération induite ».

Le processus de changement de l’état de la ressource est défini par l’état initial, l’état intermédiaire et l’état final de la ressource. Le processus de changement d’état du produit associé se déroule en même temps que l’évolution de la ressource qui crée ce processus.

Chapitre 2 – Etat de l’art : reconfiguration des systèmes complexes

Comme le processus de changement d’état d’une ressource, le processus de changement du flux de produit est aussi défini par l’état initial, l’état intermédiaire et l’état final du produit.

Sur le plan de la modélisation, l’auteur a repris à son compte et étendu celle proposée dans le cadre de la planification automatique [GHA-2004], il s’agit du modèle d’opération (cf. Figure 2.3). Dans ce modèle, l’ensemble des variables d’états utiles pour la reconfiguration est représenté.

L'évolution de la chaîne fonctionnelle, dont l'exécution de l'opération implique toujours l'existence. Elle se caractérise par cinq champs de données :

- une condition sur l'état initial de la chaîne fonctionnelle. Si cette condition n'est pas satisfaite, le service à la base de l'opération ne peut pas être demandé. L'écriture de la condition est basée sur la logique de proposition (logique d'ordre 0).

- l'effet transitoire sur l'état de la chaîne fonctionnelle durant l'opération. Il affecte une valeur particulière à une ou plusieurs variables d'état de la chaîne fonctionnelle sur laquelle l'opération d'action est basée.

- l'effet final sur l'état de la chaîne fonctionnelle suite à l'opération. Il affecte une valeur particulière à une ou plusieurs variables d'état de la chaîne fonctionnelle sur laquelle l'opération d'action est basée.

- la pré-contrainte à satisfaire sur l'état du flux de produits et des chaînes fonctionnelles avant le début de l'opération si la condition est vraie. L'écriture de la pré-contrainte est également basée sur la logique de proposition.

- la contrainte à satisfaire sur l'état du flux de produits et des chaînes fonctionnelles durant l'opération. Elle est également spécifiée par une proposition logique.

Les évolutions associées du flux de produits pour une opération d'action avec N évolutions associées. Elle se caractérise par cinq champs de données :

- une condition sur l'état du flux de produits et des chaînes fonctionnelles depuis lequel l'exécution de l'opération implique l’effet. Si cette condition n'est pas satisfaite, l'exécution de l'opération d'action est tout de même possible.

- l'effet transitoire sur l'état du flux de produits durant l'opération. Il affecte une valeur particulière à une ou plusieurs variables d'état du flux de produits.

- l'effet final sur l'état du flux de produits suite à l'opération. L’effet final et l’effet transitoire forment les effets sur le flux de produits.

- la pré-contrainte à satisfaire sur l'état du flux de produits et des chaînes fonctionnelles avant le début de l'opération si la condition est vraie.

Chapitre 2 – Etat de l’art : reconfiguration des systèmes complexes

- la contrainte à satisfaire sur l'état du flux de produits et des chaînes fonctionnelles durant l'opération.

La Figure 2.3 présente le modèle de l’opération « Sortir Vérin1 ». Ce modèle contient une évolution de la ressource et deux évolutions associées du flux de produits.

Sortir Vérin 1

évolution du vérin 1 (V1 rentré)

V1 intermédiaire V1 sorti

1 évolution associée du flux de produits^ere

(P en A) P entre A et B

P en B

2 évolution associée du flux de produits^eme

(P entre A et B) P en B (V2 rentré) (V2 rentré) (Pas de P entre A et B) v (Pas de P en B) (Pas de P en B) (Pas de P en A) v (Pas de P en B) (Pas de P en B) Durée : 3 s

Ch. fonctionnelle: Vérin 1 Service: Sortir

Sortir Vérin 1

évolution du vérin 1 (V1 rentré)

V1 intermédiaire V1 sorti

1 évolution associée du flux de produits^ere

(P en A) P entre A et B

P en B

2 évolution associée du flux de produits^eme

(P entre A et B) P en B (V2 rentré) (V2 rentré) (Pas de P entre A et B) v (Pas de P en B) (Pas de P en B) (Pas de P en A) v (Pas de P en B) (Pas de P en B) Durée : 3 s

Ch. fonctionnelle: Vérin 1 Service: Sortir

Condition Pré-contrainte Effet intermédiaire Effet final Contrainte Évolution de la chaîne fonctionnelle Évolutions associées du flux de produit

Figure 2.3 : opération « Sortir Vérin 1 »

Une ressource physique pouvant agir sur un ou plusieurs produits, autant d’évolutions sont à modéliser en reprenant la structuration à cinq variables d’états. Chacune de ces variables d’état peut être décrite par une expression logique mettant en relation d’autres variables d’états représentant en particulier l’état de l’environnement direct de la ressource considérée (i.e. autres ressources voisines, cf. interaction des vérins 1 et 2 dans la Figure 2.3). Nous noterons que dans sa thèse, M. Sébastien Henry a proposé un ensemble de propriétés

Chapitre 2 – Etat de l’art : reconfiguration des systèmes complexes

permettant en partie de vérifier et de valider la structure du modèle général obtenu (ensemble de modèles d’opérations).

Sur la base d’un tel outil de modélisation, l’expert ingénieur du système est chargé de répertorier toutes les ressources du système considéré et d’établir l’ensemble des modèles de toutes les opérations correspondantes. Le modèle global obtenu se présente donc sous la forme d’un ensemble de fiches opératoires.