PROGRESS4.0 : PROduction & REGeneration SyStem 4.0

Département : Ingénierie des Systèmes éco-Techniques.
Responsables scientifiques : Alexis AUBRY, William DERIGENT, Pascale MARANGÉ.
Responsable technique : Olivier NARTZ (S.mart AIPL)..
Financement : CPER 2017–2020 « Cyber-Entreprises » : 60 k€, Master Ingénierie de Systèmes Complexes (soutenu par le CRAN pour sa partie recherche) et AIP Lorrain (structure d’accueil de plateformes de recherche et d’enseignement) : 226 k€. Projet Smart financement de stagiaire master pour collaboration avec Grenoble et Bordeaux (15 k€)

Contexte

La quatrième révolution industrielle évolue dans un contexte où (i) la demande du client se caractérise par sa versatilité, la personnalisation de masse et des délais de plus en plus courts, (ii) la durée de vie utile des produits diminue et (iii) la raréfaction des ressources et de l’augmentation des déchets. Le système de production se doit d’être agile et écoresponsable.
Dans ce contexte, des chercheurs du CRAN/ISET mènent des travaux en lien avec l’industrie du futur autour de la Régénération, le Produit intelligent, le pilotage hybride de la production. Afin d’appuyer leurs recherches, ces chercheurs sont investis dans un projet de plateforme « Industrie 4.0 » : ProGreSS4.0 (PROduction & REGeneration SyStem 4.0).

Objectifs scientifiques

Piloter un système de production et de régénération est a priori plus difficile que pour un système de production classique. En effet, le système de régénération doit garantir les exigences de qualité des demandes client malgré une variabilité importante de la qualité et des usages passés des produits usagés entrants. Cette haute variabilité implique que 1) la gamme de régénération est non déterminée au préalable (nombre d’étapes et opérations nécessaires), 2) le nombre de variantes de nomenclatures possibles d’un produit à n composants élémentaires augmente du fait des différents états de santé de ces composants, 3) le pilotage du système de production est compliqué par le double flux (fabrication/régénération) sur un système reconfigurable et des ressources partagées, avec un flux de régénération difficile à anticiper.
L’objectif de la plateforme PROGRESS4.0 est d’appuyer et d’illustrer les thématiques de recherche du département ISET du CRAN (et en particulier des équipes S&0-2I et SdF-PHM2) :

  • La régénération de produits : définir les gammes permettant de régénérer des composants d’un produit usagé afin de pouvoir les réinjecter dans un flux de fabrication. Afin de les mettre en place, plusieurs verrous scientifiques sont identifiés : (i) évaluer l’état de santé d’un produit, en proposant des méthodes d’agrégation d’informations hétérogènes, mais également de ses composants en proposant des méthodes de projection d’un état de santé d’un niveau n vers un niveau n-1 (ii) Gérer les stratégies de production en proposant des méthodes d’évaluation du choix des ressources et des gammes de régénération, en tenant compte des incertitudes sur l’état de santé et sur le résultat de la régénération, (iii) proposer des approches d’ingénierie du processus de régénération en cohérence avec l’ingénierie du produit à régénérer.
  • Le produit intelligent : ce concept propose de développer des produits augmentés par le biais de technologies IoT pour les associer à une représentation informationnelle (une sorte de jumeau numérique). Le produit est alors intelligent et décide de son devenir dans le système de régénération. Les problématiques envisagées visent à : (i) structurer les informations produit en proposant une nouvelle ontologie des connaissances nécessaires pour la régénération, (ii) proposer pour la reconfiguration, une architecture du système d’information global intégrant les systèmes d’entreprise (tels que ERP et MES) avec les produits intelligents, (iii) étudier l’effet du partage d’informations entre entités de l’atelier sur la qualité des prises de décision des produits.
  • Le pilotage de la production hybride centralisé/distribué : les capacités de décision distribuées sur les produits intelligents définis précédemment et les ressources nécessitent de migrer vers un pilotage hybride centralisé/distribué. L’enjeu est de trouver le bon niveau de décision entre ces deux modes avec des problématiques telles que : (i) modéliser le problème de pilotage lié à la régénération (proximité avec problèmes classiques, contraintes propres, fonction objectif pertinente), (ii) définir les décisions prises localement en tenant compte des effets de myopie qui peuvent en résulter, (iii) distribuer les capacités de décision en appliquant, évaluant et faisant évoluer des architectures connues (comme PROSA), (iii) piloter le changement de mode centralisé/distribué, (iv) identifier les bons outils pour la mise en œuvre du système hybride (Recherche Opérationnelle, Systèmes Multi Agents, Simulation, Hybridation).

Description

La plateforme PROGRESS4.0 intègre l’ensemble des moyens de production de l’AIP-PRIMECA de Lorraine pour la fabrication de produits neufs ou la régénération de produits usagés. Les produits considérés sont des moteurs de trottinettes. La figure 60 propose un schéma de principe de PROGRESS4.0 et illustre les flux de produits entre les ressources. Les équipements détaillés sont les suivants :

  • robotique mobile (intégrer les flux de produits) : (1) 40 deux OMRON Lynx;
  • cellules mobiles de robotique (faciliter la reconfigurabilité) : (2) deux cellules FANUC;
  • cobotique (réaliser des tâches en collaboration avec l’Homme) : (3) un cobot YUMI, (4) un cobot UR avec intégration sur un robot mobile Lynx, (9) un cobot UR pour Magasin Automatisé ;
  • produit intelligent (porter les informations produit) : (5) système RFID, (6) GPS indoor ;
  • réalité augmentée/virtuelle (Accompagner l’opérateur) : (7) 1 casque de réalité augmentée HoloLens, (8) 1 casque de réalité virtuelle.
FIGURE 60 - Schéma de principe de ProGreSS4.0

 

40. Les numéros donnés entre parenthèses pour les équipements correspondent aux numéros représentés sur la figure 60