TELMA (TELéMAintenance)
Département : Ingénierie des Système éco-Techniques.
Responsables scientifiques : Éric LEVRAT, Phuc DO, Alexandre VOISIN, Benoît IUNG
Responsable technique : OLIVIER MASSCHELEIN
Financement : environ 120 k€ dont 90 k€ en fonds propres S.mart – AIPL, 10 k€ sur fonds propres projets de recherche (ex. DYNAMITE), 2 k€ sur fonds de formation (ex. Master ISC), 3 k€ sur fonds POLYTECH Nancy
Thèses associées 2016–2021 : Anh HOANG (2017), Ho Si Hung NGUYEN (2019)

Objectifs scientifiques

D’un point de vue recherche, la plateforme TELMA a pour objectif de permettre le développement ainsi que la validation des travaux des membres du département ISET et plus spécifiquement du projet SdF-PHM2 et de son axe Prognostics and Health Management (PHM).

La plateforme TELMA permet de simuler physiquement, de manière contrôlée, des défaillances et dégradations sur un process, image d’un processus industriel (voir paragraphe suivant). La plateforme est donc support aux travaux de recherche en maintenance en général et plus particulièrement en maintenance prédictive et PHM. Les thématiques spécifiques utilisant la plateforme sont le pronostic (ex. calcul de RUL, Remaining Useful Life, mais aussi de REEL, Remaining Energy-Efficient Lifetime, en regard de l’efficacité énergétique – Thèse de A. Hoang), l’élaboration d’indicateurs de bilan de santé, l’aide à la décision en maintenance et d’évaluation de stratégies de maintenance (ex. regroupement dynamique d’actions de maintenance – Thèse de S. Nguyen) et l’évaluation de l’apport des technologies ambiantes à la maintenance.

Ces développements et validations de niveau TRL4 permettent ensuite de porter les travaux vers des TRL plus élevés ; c’est le cas notamment avec des thèses CIFRE comme par exemple avec RENAULT (Thèses de T. Laloix et A. Drissi) ou encore d’ArcelorMittal (Thèse d’A. Gay). La plateforme a également été utilisée dans le cadre du LabCOM PHM factory avec la société PREDICT. En effet, TELMA est équipée des outils CASIP et KASEM de PREDICT. Ainsi, l’intégration dans ces outils d’algorithmes développés au laboratoire a pu se faire de manière fluide, ceux-ci ayant déjà été testés en partie avec ces outils.

La plateforme devrait également servir à l’expérimentation de certains algorithmes developpés dans le cadre du projet H2020 AI-PROFICIENT.

Description

TELMA est une plateforme d’intégration de TELéMAintenance au service de la formation et de la recherche qui est localisée au S.mart – AIPL. En effet, la genèse initiale du projet était de mettre à disposition des enseignants et des chercheurs, une plateforme de laboratoire pour expérimenter et valider des pratiques, des outils, des logiciels. . . en support des besoins exprimés par les industriels dans les domaines de la maintenance avancée (ex. prévisionnelle) et de la sûreté de fonctionnement. Cette plateforme se veut donc être proche de la réalité industrielle puisque représentant à échelle réduite un processus de production semi-continu de type ligne de découpe de flancs métalliques pour alimenter des presses (cas PSA). Cette crédibilité industrielle est assurée aussi dans ses modes de fonctionnement (possible 24h/24h, mode distant ou local), ses modes de défaillances et leurs conséquences. Cependant ce processus, pour un point de vue sécurité, a été transposé à un processus de déroulement de bande en continu (la bande remplaçant la feuille métallique) composé de 4 unités : une unité de changement de bobine, une unité d’avance de bande, une unité d’accumulation de bande et une unité de poinçonnage de la bande. Chaque unité est pilotée par des actionneurs (type vérin ou moteur) et instrumentée avec des capteurs pour mettre à disposition de nombreuses données. Ces unités de niveaux terrain sont considérées dans une vision Entreprise c’est-à-dire intégrées par les données/informations avec les niveaux ERP et MES.

Ces trois niveaux ont été construits à partir d’un ensemble de technologies numériques qui ont évolués vers des technologies ambiantes. En effet, la plateforme existe depuis environ 15 ans mais a été modifiée au cours du temps pour s’adapter aux changements de technologies requis pour répondre aux évolutions des concepts correspondants : de la télémaintenance à de l’e-maintenance. Ce projet d’adaptation perpétuelle coordonné par le S.mart – AIPL en lien avec les enseignants/chercheurs est appelé AmbiMaint.

Ces technologies numériques sont exploitées aussi bien pour la plateforme en elle-même que pour son système de soutien-maintenance, et ce en regard, à la fois de la phase d’ingénierie, et d’exploitation. Par exemple sur l’aspect ingénierie du soutien-maintenance, la plateforme met à disposition, en plus des outils d’ingénierie système communs à tout le S.mart – AIPL (ex. Rhapsody), les progiciels de sûreté/maintenance CASIP Engineering, KASEM de PREDICT, SIMFIA-SIMLOG d’APSYS et eXpress de SPHEREA T&S.

Dans sa version actuelle (jusqu’à mi 2021), l’architecture globale de la plateforme TELMA est majoritairement structurée autour de composants de terrain communiquant par réseaux filaires (Ethernet industriel) ouverts vers le niveau entreprise (Ethernet AIPL) et son environnement (Ethernet). Une version « sans fil » de l’architecture (vers de la communication entre IoT) a déjà été testée et devrait à court terme remplacer cette version filaire. La plateforme dans sa version filaire est composée pour la partie automatisation, principalement des éléments suivants (au-delà des 4 unités physiques) :

— 2 automates Schneider TSX Premium (avec serveur Web), d’un module d’E/S déporté (Momentum) ;
— balises lumineuses, pupitre, écran tactile Magélis, WebCam ;
— réseaux de type Ethernet Industriel, réseau d’entreprise, serveur Web, serveur OPC ;
— 2 Altivars ATV58, 2 moteurs, 1 unité Vérin ;
— progiciels X3-SAGE, FlexNet, SuiteVoyager. . .

A ces composants initiaux, s’ajoutent dans la version plus ambiante, des Tags RFID pour tracer les outils, des capteurs sans fil de type MEMS (ex. Crossbow), des capteurs de mesure de l’énergie, une tablette numérique (ou PDA) équipée avec microphone. Cette plateforme a déjà été mise en avant dans le cadre de projets Européens (ex. DYNAMITE) et de relations avec des académiques nationaux (ex. LAMIH) ou internationaux (ex. Pr. Jay Lee) par le fait qu’elle est en « remote access ».

Persectives (pour fin 2021)

Dans la thématique E-Maintenance des systèmes cyber-physiques de production, depuis novembre 2020 et pour 18 mois, le projet ET-LIOS « Enseignements Technologiques de niveau LIcence Ouverts pour une industrie du futur compétitive et Soutenable », financé par le PIA ANR et porté par un consortium issu du groupement d’intérêt scientifique S.mart (ex réseau AIP-PRIMECA), a démarré avec comme objectif un rétrofiting et upgrade de la plateforme de Nancy ainsi que des plateformes jumelles de Valenciennes et Nantes (module C du projet). L’objectif est de doter la plateforme des dernières technologies industrielles d’automatisme, de capteur et d’actionneurs et de la rendre représentative de l’industrie du futur. Cette mise à niveau, financée pour l’enseignement au départ (et piloté par M. LOMBARD), se fait en concertation avec les enseignants/chercheurs du CRAN (notamment Eric LEVRAT, Phuc DO, Alexandre VOISIN, Benoît IUNG) et bénéficiera également à la partie recherche. Cette partie de rétrofiting a un budget de 133 k€‚ dont 53 k€‚ en investissement, 20 k€‚ en fonctionnement et petit matériel et 60 k€‚ en personnel. Plus globalement, Le projet Projet ET-LIOS a un budget total de 2,5 millions d’euros dont 270 k€ pour le pôle Lorrain.

FIGURE 58 – TELMA : Une maquette à échelle réduite du processus de découpe de flancs métalliques chez PSA
 
FIGURE 59 – Architecture possible de l’upgrade de TELMA avec le projet ET-LIOS