Sujet de Postdoc
Titre :
Architecture de jumeaux numériques basée sur la 5G pour la supervision et le contrôle des processus industriel
Dates :
2023/12/07 - 2024/10/31
Etudiant :
Encadrant(s) :
Description :
Ce travail de recherche post-doctorale sera réalisé dans le cadre d'un projet ministériel franco-allemand de trois ans visant à soutenir 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 d'encourager la souveraineté européenne dans les réseaux privés 5G afin d'augmenter la
productivité et de contribuer à la mise en oeuvre et à l'utilisation de solutions flexibles et durables dans l'industrie. Les partenaires du projet sont le CRAN
avec une grande entreprise ferroviaire française, une grande entreprise TelCo et un centre de recherche allemand.
La transformation numérique de l'industrie peut s'appuyer sur les jumeaux numériques pour améliorer les coûts de production grâce à l'optimisation des
processus de supervision et de contrôle de la qualité. Les centres techniques de l'industrie ferroviaire sont vraiment représentatifs car ils supervisent 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 rythme de livraison, de contrôle de la qualité, de contrôle des coûts et d'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 du processus avec une qualité d'expérience (QoE) élevée sans perte de connectivité, en particulier en mobilité (c'est-à-dire pendant le
déplacement des opérateurs ou des terminaux M2M), et (2) la géolocalisation au moyen d'un suivi précis de la position des actifs à l'intérieur et à
l'extérieur.
La combinaison 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 dans des environnements intérieurs et/ou extérieurs), comme elle l'est pour la gestion des risques lorsque des
tâches impliquant des outils et des pièces de train en mouvement sont prises en considération.
La technologie émergente du réseau 5G sera prise en compte et exploitée dans le projet pour étudier et démontrer la possibilité d'utiliser une seule
technologie de télécommunications pour répondre à tous les besoins industriels des cas d'utilisation des compagnies ferroviaires françaises avec un
meilleur niveau de satisfaction. L'objectif du projet est de définir des scénarios optimisés pour les applications en réseau 5G et de démontrer leur
potentiel pour la supervision, la téléopération et la gestion du contrôle de la qualité des processus de maintenance des trains et de la sécurité des
travailleurs, ainsi que d'analyser l'extension potentielle à n'importe quel contexte industriel.
L'un des objectifs du projet est de transformer les actifs physiques de la SNCF (chariots de manutention, caisses de pièces détachées, ...) qui font partie
du processus industriel dans un technicentre en dispositifs connectés intelligents compatibles 5G, avec des services de haut niveau, une visibilité et une
réactivité élevées partout dans le processus et sous une faible contrainte de consommation d'énergie, des modèles de traitement de données intégrés et des
capacités de fusion de capteurs. Le compagnon intelligent 5G collé à un dispositif connecté à un actif physique est destiné à répondre aux attentes des
compagnies ferroviaires en matière de supervision des actifs et de gestion de la qualité de l'exploitation.
En même temps, l'approche d'un compagnon d'actifs 5G abordera les questions suivantes
certains des principaux défis des processus actuels de maintenance des trains par le biais de la servitisation des produits, de la surveillance des produits,
du traçage et du suivi.
Le prototype sera basé sur un système ouvert disponible (Raspberry SoC et modem 5G).
Le travail de recherche post-doctoral sera mené principalement au laboratoire CRAN et dans les installations du technicentre de la SNCF et portera
principalement sur la spécification, le développement et le prototypage d'une architecture de jumeau numérique basée sur la gestion des données et des
services du compagnon 5G associé aux actifs physiques en répondant à ces objectifs :
i) Spécifier les services avancés pour les applications 5G SNCF et les méthodes IA les plus significatives pour l'optimisation du système et la
détection/récupération des dysfonctionnements.
ii) Développer un prototype de système de jumeau numérique basé sur les données collectées à partir d'un dispositif IoT autonome 5G associé à des actifs
industriels de la SNCF.
iii) Mettre en oeuvre et valider les travaux de recherche dans le technicentre de la compagnie ferroviaire avec l'aide des partenaires du projet.
iv) Produire des publications scientifiques en rapport avec les sujets de recherche.
Le chercheur sera amené à voyager en France et en Allemagne pour des réunions de recherche avec des partenaires, et pour étudier et mettre en oeuvre la
solution dans le technicentre de la compagnie ferroviaire française.
Le post-doctorant rejoindra une équipe de chercheurs académiques et d'ingénieurs industriels et doit avoir de bonnes connaissances et une expérience
dans les systèmes HW/SW et SoC, la programmation, les réseaux GSM/industriels, les architectures de systèmes cyber-physiques, le jumeau numérique.
solutions innovantes pour les réseaux privés 5G dans l'industrie.
L'objectif politique commun de la France et de l'Allemagne est d'encourager la souveraineté européenne dans les réseaux privés 5G afin d'augmenter la
productivité et de contribuer à la mise en oeuvre et à l'utilisation de solutions flexibles et durables dans l'industrie. Les partenaires du projet sont le CRAN
avec une grande entreprise ferroviaire française, une grande entreprise TelCo et un centre de recherche allemand.
La transformation numérique de l'industrie peut s'appuyer sur les jumeaux numériques pour améliorer les coûts de production grâce à l'optimisation des
processus de supervision et de contrôle de la qualité. Les centres techniques de l'industrie ferroviaire sont vraiment représentatifs car ils supervisent 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 rythme de livraison, de contrôle de la qualité, de contrôle des coûts et d'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 du processus avec une qualité d'expérience (QoE) élevée sans perte de connectivité, en particulier en mobilité (c'est-à-dire pendant le
déplacement des opérateurs ou des terminaux M2M), et (2) la géolocalisation au moyen d'un suivi précis de la position des actifs à l'intérieur et à
l'extérieur.
La combinaison 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 dans des environnements intérieurs et/ou extérieurs), comme elle l'est pour la gestion des risques lorsque des
tâches impliquant des outils et des pièces de train en mouvement sont prises en considération.
La technologie émergente du réseau 5G sera prise en compte et exploitée dans le projet pour étudier et démontrer la possibilité d'utiliser une seule
technologie de télécommunications pour répondre à tous les besoins industriels des cas d'utilisation des compagnies ferroviaires françaises avec un
meilleur niveau de satisfaction. L'objectif du projet est de définir des scénarios optimisés pour les applications en réseau 5G et de démontrer leur
potentiel pour la supervision, la téléopération et la gestion du contrôle de la qualité des processus de maintenance des trains et de la sécurité des
travailleurs, ainsi que d'analyser l'extension potentielle à n'importe quel contexte industriel.
L'un des objectifs du projet est de transformer les actifs physiques de la SNCF (chariots de manutention, caisses de pièces détachées, ...) qui font partie
du processus industriel dans un technicentre en dispositifs connectés intelligents compatibles 5G, avec des services de haut niveau, une visibilité et une
réactivité élevées partout dans le processus et sous une faible contrainte de consommation d'énergie, des modèles de traitement de données intégrés et des
capacités de fusion de capteurs. Le compagnon intelligent 5G collé à un dispositif connecté à un actif physique est destiné à répondre aux attentes des
compagnies ferroviaires en matière de supervision des actifs et de gestion de la qualité de l'exploitation.
En même temps, l'approche d'un compagnon d'actifs 5G abordera les questions suivantes
certains des principaux défis des processus actuels de maintenance des trains par le biais de la servitisation des produits, de la surveillance des produits,
du traçage et du suivi.
Le prototype sera basé sur un système ouvert disponible (Raspberry SoC et modem 5G).
Le travail de recherche post-doctoral sera mené principalement au laboratoire CRAN et dans les installations du technicentre de la SNCF et portera
principalement sur la spécification, le développement et le prototypage d'une architecture de jumeau numérique basée sur la gestion des données et des
services du compagnon 5G associé aux actifs physiques en répondant à ces objectifs :
i) Spécifier les services avancés pour les applications 5G SNCF et les méthodes IA les plus significatives pour l'optimisation du système et la
détection/récupération des dysfonctionnements.
ii) Développer un prototype de système de jumeau numérique basé sur les données collectées à partir d'un dispositif IoT autonome 5G associé à des actifs
industriels de la SNCF.
iii) Mettre en oeuvre et valider les travaux de recherche dans le technicentre de la compagnie ferroviaire avec l'aide des partenaires du projet.
iv) Produire des publications scientifiques en rapport avec les sujets de recherche.
Le chercheur sera amené à voyager en France et en Allemagne pour des réunions de recherche avec des partenaires, et pour étudier et mettre en oeuvre la
solution dans le technicentre de la compagnie ferroviaire française.
Le post-doctorant rejoindra une équipe de chercheurs académiques et d'ingénieurs industriels et doit avoir de bonnes connaissances et une expérience
dans les systèmes HW/SW et SoC, la programmation, les réseaux GSM/industriels, les architectures de systèmes cyber-physiques, le jumeau numérique.
Mots clés :
5G, jumeau numérique, servicisation de produit , Internet des Objets, Objet communicant
Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
Publications :
