Sujet de Thèse
Titre :
Servitisation des objets intelligents IoT industriels communicants par les services du réseau 5G
Dates :
2022/11/01 - 2025/10/30
Encadrant(s) :
Description :
La thèse sera réalisée dans le cadre d'un projet ministériel franco-allemand de 3 ans visant à accompagner le développement de solutions innovantes pour
les réseaux privés 5G dans l'industrie.
L'objectif politique commun de la France et de l'Allemagne est de favoriser la souveraineté européenne dans les réseaux 5G privés pour accroître la
productivité et contribuer à la mise en oeuvre et à l'utilisation de solutions flexibles et durables dans l'industrie. Les partenaires du projet sont la SNCF, le
CRAN, NOKIA et l'Institut FRAUNHOFER.
La transformation numérique de l'industrie peut s'appuyer sur des jumeaux numériques pour améliorer les coûts de production grâce à des processus de
supervision et de contrôle qualité optimisés. Les centres techniques de l'industrie ferroviaire sont vraiment représentatifs car ils assurent à la fois la
maintenance standard (préparation des trains entre deux voyages) et le renouvellement complet des trains à leur demi-vie, ils sont donc soumis à
d'énormes contraintes en termes de cadence de livraison, de contrôle qualité, de maîtrise des coûts. et l'évaluation des risques.
Dans ce contexte, l'exploitation des jumeaux numériques dépend spécifiquement de deux caractéristiques de connectivité : (1) la connectivité réseau des
actifs physiques de processus avec une haute qualité d'expérience (QoE) sans perte de connectivité, en particulier en mobilité, (c'est-à-dire lors du
déplacement de opérateurs ou terminaux M2M), et (2) géolocalisation au moyen d'un suivi précis de la position des actifs intérieurs et extérieurs. La
conjonction de ces deux caractéristiques est une condition pour la supervision et l'automatisation des processus de production menés à l'échelle d'un
centre entier (environ 10 à 30 Ha de surface en milieu intérieur et/ou extérieur), comme pour la maîtrise des risques lorsque des tâches impliquant des
outils mobiles et des pièces de train sont à l'étude.
La technologie de réseau 5G émergente sera considérée et exploitée dans le projet pour étudier et démontrer l'opportunité d'utiliser une seule technologie
de télécommunications pour répondre à tous les besoins industriels des cas d'utilisation de la SNCF avec un meilleur niveau de satisfaction. L'objectif du
projet est de définir des scénarios optimisés pour l'application du réseau local 5G et de démontrer leur potentiel pour la supervision, la téléopération et la
gestion du contrôle qualité des processus de maintenance des trains et d'analyser l'extension potentielle à tout contexte industriel. Les travaux de
géolocalisation seront menés par un partenaire allemand.
L'objectif de cette thèse est de contribuer au prototypage du cas d'usage des processus de maintenance des trains SNCF utilisant la 5G et de démontrer le
potentiel de la technologie 5G pour transformer des actifs physiques (moteurs de wagons, caisses de pièces de rechange, ...) en objets intelligents
connectés. appareils avec services associés. Dans le même temps, résolvez certains des principaux problèmes complexes des processus de maintenance
des trains d'aujourd'hui.
Les travaux de thèse menés au laboratoire CRAN participeront activement au projet avec pour objectifs de :
i) définir conjointement avec les partenaires les cas d'usage applicatifs 5G pertinents au sein du technicentre SNCF selon une méthodologie adaptée
ii) spécifier, développer un prototype de dispositif IoT ouvert autonome 5G avec des modèles intégrés de prise de décision et de traitement de données, et
des capacités de fusion de capteurs, qui sera capable de transformer un actif physique en un dispositif connecté intelligent compatible 5G, avec une haute
niveau services et contrainte énergétique. L'objet connecté intelligent 5G est destiné à répondre aux attentes de la SNCF en matière de supervision des
actifs et de gestion de la qualité des opérations réalisées sur les lignes industrielles du technicentre SNCF. Le prototype sera basé sur un système ouvert
disponible (Raspberry SoC et modem 5G HAT). Les travaux seront menés en collaboration avec une société française comme partenaire sous-traitant
sous contrat de licence.
iii) mettre en oeuvre et valider les travaux de recherche au technicentre SNCF avec l'aide des partenaires du projet.
Le doctorant sera amené à se déplacer en France et en Allemagne pour des réunions de recherche avec des partenaires, et à étudier et mettre en oeuvre la
solution au sein du technicentre SNCF.
Le doctorant rejoindra une équipe de chercheurs académiques et d'ingénieurs industriels et devra avoir une bonne connaissance et expérience des
systèmes HW/SW et SoC (par exemple, Arduino, Raspberry ou ESP32), de la programmation embarquée (C, Python, ...), du GSM ou réseaux industriels,
systèmes cyber-physiques (CPS).
Un master en électronique, informatique embarquée, réseaux sera très pertinent et apprécié.
les réseaux privés 5G dans l'industrie.
L'objectif politique commun de la France et de l'Allemagne est de favoriser la souveraineté européenne dans les réseaux 5G privés pour accroître la
productivité et contribuer à la mise en oeuvre et à l'utilisation de solutions flexibles et durables dans l'industrie. Les partenaires du projet sont la SNCF, le
CRAN, NOKIA et l'Institut FRAUNHOFER.
La transformation numérique de l'industrie peut s'appuyer sur des jumeaux numériques pour améliorer les coûts de production grâce à des processus de
supervision et de contrôle qualité optimisés. Les centres techniques de l'industrie ferroviaire sont vraiment représentatifs car ils assurent à la fois la
maintenance standard (préparation des trains entre deux voyages) et le renouvellement complet des trains à leur demi-vie, ils sont donc soumis à
d'énormes contraintes en termes de cadence de livraison, de contrôle qualité, de maîtrise des coûts. et l'évaluation des risques.
Dans ce contexte, l'exploitation des jumeaux numériques dépend spécifiquement de deux caractéristiques de connectivité : (1) la connectivité réseau des
actifs physiques de processus avec une haute qualité d'expérience (QoE) sans perte de connectivité, en particulier en mobilité, (c'est-à-dire lors du
déplacement de opérateurs ou terminaux M2M), et (2) géolocalisation au moyen d'un suivi précis de la position des actifs intérieurs et extérieurs. La
conjonction de ces deux caractéristiques est une condition pour la supervision et l'automatisation des processus de production menés à l'échelle d'un
centre entier (environ 10 à 30 Ha de surface en milieu intérieur et/ou extérieur), comme pour la maîtrise des risques lorsque des tâches impliquant des
outils mobiles et des pièces de train sont à l'étude.
La technologie de réseau 5G émergente sera considérée et exploitée dans le projet pour étudier et démontrer l'opportunité d'utiliser une seule technologie
de télécommunications pour répondre à tous les besoins industriels des cas d'utilisation de la SNCF avec un meilleur niveau de satisfaction. L'objectif du
projet est de définir des scénarios optimisés pour l'application du réseau local 5G et de démontrer leur potentiel pour la supervision, la téléopération et la
gestion du contrôle qualité des processus de maintenance des trains et d'analyser l'extension potentielle à tout contexte industriel. Les travaux de
géolocalisation seront menés par un partenaire allemand.
L'objectif de cette thèse est de contribuer au prototypage du cas d'usage des processus de maintenance des trains SNCF utilisant la 5G et de démontrer le
potentiel de la technologie 5G pour transformer des actifs physiques (moteurs de wagons, caisses de pièces de rechange, ...) en objets intelligents
connectés. appareils avec services associés. Dans le même temps, résolvez certains des principaux problèmes complexes des processus de maintenance
des trains d'aujourd'hui.
Les travaux de thèse menés au laboratoire CRAN participeront activement au projet avec pour objectifs de :
i) définir conjointement avec les partenaires les cas d'usage applicatifs 5G pertinents au sein du technicentre SNCF selon une méthodologie adaptée
ii) spécifier, développer un prototype de dispositif IoT ouvert autonome 5G avec des modèles intégrés de prise de décision et de traitement de données, et
des capacités de fusion de capteurs, qui sera capable de transformer un actif physique en un dispositif connecté intelligent compatible 5G, avec une haute
niveau services et contrainte énergétique. L'objet connecté intelligent 5G est destiné à répondre aux attentes de la SNCF en matière de supervision des
actifs et de gestion de la qualité des opérations réalisées sur les lignes industrielles du technicentre SNCF. Le prototype sera basé sur un système ouvert
disponible (Raspberry SoC et modem 5G HAT). Les travaux seront menés en collaboration avec une société française comme partenaire sous-traitant
sous contrat de licence.
iii) mettre en oeuvre et valider les travaux de recherche au technicentre SNCF avec l'aide des partenaires du projet.
Le doctorant sera amené à se déplacer en France et en Allemagne pour des réunions de recherche avec des partenaires, et à étudier et mettre en oeuvre la
solution au sein du technicentre SNCF.
Le doctorant rejoindra une équipe de chercheurs académiques et d'ingénieurs industriels et devra avoir une bonne connaissance et expérience des
systèmes HW/SW et SoC (par exemple, Arduino, Raspberry ou ESP32), de la programmation embarquée (C, Python, ...), du GSM ou réseaux industriels,
systèmes cyber-physiques (CPS).
Un master en électronique, informatique embarquée, réseaux sera très pertinent et apprécié.
Mots clés :
IIoT, Industry 4.0, 5G, Intelligence embarquée, Produit intelligent
Conditions :
LIEU DE TRAVAIL :
CRAN - Faculté des Sciences et Technologies, Vandoeuvre-lès-Nancy, 54500
LANGUE :
L'anglais est la langue de travail du projet.
CRAN - Faculté des Sciences et Technologies, Vandoeuvre-lès-Nancy, 54500
LANGUE :
L'anglais est la langue de travail du projet.
Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
Financement :
Financé par BPI France sur un projet de recherche franco-allemand
