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Le travail présenté dans ce mémoire s'intéresse à la conception des systèmes transitiques, un sous-ensemble particulier des systèmes manufacturiers dans lesquels le temps de transport du produit d'un lieu de transformation à un autre devient un enjeu majeur de la productivité. Ces systèmes sont constitués de convoyeurs motorisés ou non, de vérins pneumatiques, de chariots filoguidés, etc... Nous introduisons une démarche proche des préoccupations industrielles. Notre proposition s'appuie sur des éléments paramétrables, réutilisables et modulaires appelés composants. Ces composants incluent différents modèles appelés "vues", regroupant la partie opérative, la commande, l'animation graphique, la surveillance / supervision et les contraintes associées à l'utilisation des fonctionnalités du composant. La vue partie opérative est un modèle très fin des interactions mécaniques, électriques et pneumatiques du système. La vue commande inclue des commandes bas niveau écrites dans un des langages de l'automatisme comme le grafcet. La vue contrainte présente une vision fonctionnelle du composant ainsi que les conditions nécessaires pour que ces fonctions existent dans l'instance qui est faite du composant. Les composants peuvent être agrégés entre eux pour obtenir des composants plus complexes jusqu'à obtenir un composant décrivant l'ensemble de notre système et incluant dans ses cinq vues, les modèles de notre système. Nous testons et vérifions le système obtenu par vérification du respect des contraintes d'utilisation et de son paramétrage ainsi que par simulation conjointe de la partie opérative et de la commande. De notre modèle est ensuite extrait les éléments qui seront implantés sur site, en particulier pour la commande et la supervision de notre système. Un exemple complet autour d'une application industrielle permet d'illustrer la démarche et montre l'intérêt d'une telle approche
Les travaux s'inscrivent dans le cadre d'une ingénierie système afin de faciliter, au plus tôt, une représentation commune et consensuelle des services attendus d'un système automatisé par les différents acteurs du procédé d'automatisation. Ils ont pour objet de proposer, notamment dans la phase initiale de spécification, une méthode formelle vérifiant le prédicat d'automatisation : Spécifications des processus de commande ^ Spécifications des processus opérants => Spécifications des objectifs "système". De manière complémentaires aux travaux développés en Automatique, dans le cadre de la théorie de la Supervision, pour lesquels les objectifs du système à automatiser et les comportements des processus opérants sont parfaitement connus et modélisés, notre approche se caractérise par un processus incrémental de spécification, basé sur le langage B, permettant aux acteurs d'un processus d'automatisation d'aboutir progressivement à une vision commune et cohérente du système automatisé.
CETTE THESE MONTRE LA PLACE DE LA SIMULATION DANS LA METHODOLOGIE DE CONCEPTION DE SYSTEMES AUTOMATISES DE PRODUCTION DEVELOPPEE AU LABORATOIRE GRAI. ON EXPERIMENTE EN PARTICULIER DEUX OUTILS DE SIMULATION EXISTANTS SUR UN MEME ATELIER REEL. LES LIMITES DE CES OUTILS NOUS CONDUISENT A DEFINIR LES SPECIFICATIONS GENERALES D'UN NOUVEL OUTIL DE SIMULATION ET A PROPOSER LA REALISATION D'UN TEL OUTIL. LE DEROULEMENT DE LA SIMULATION PAR ACTIVITES EST DECRIT EN DETAIL EN VUE D'UNE PROGRAMMATION STRUCTUREE
Les formes nouvelles de la concurrence imposent aux systèmes de production une flexibilité de plus en plus grande. Dans le cas de systèmes automatisés, les décisions prises lors de la conception vont fortement conditionner les possibilités du futur système ainsi que ses capacités d'adaptation aux changements, donc son degré de flexibilité. Le travail contenu dans ce mémoire s'attache précisément à l'étude de méthodes et d'outils d'aide à la décision pour la conception de systèmes de production. Le lecteur est d'abord introduit au domaine puis aux outils et méthodes utilisés. Le modèle d'atelier qui sert de support à la démarche est alors présenté : il est suivi d'une réflexion sur la construction des campagnes de simulations conduites à partir de ce modèle, réflexion concrétisée par la définition d'un module de génération automatique de plans de simulations associés au modèle d'atelier choisi. L'analyse des données utilisées comme méthode d'acquisition des connaissances sur le comportement des systèmes de production est ensuite envisagée : une méthode d'analyse est proposée et expérimentée. Ce travail a été développé avec le souci constant d'explorer les possibilités de l'analyse de données dans le domaine et d'évaluer ces possibilités sur la base de nombreuses expériences.
Nous proposons dans cette thèse une nouvelle démarche nommée AMSD (automated manufacturing systems design) destinée à favoriser la conception des Machines et Systèmes Automatisés de Production (MSAP) et à faciliter la transition de la conception du système vers sa réalisation. Le mémoire est divisé en cinq chapitres. Au cours du premier nous présentons les MSAP, contexte de ce travail, ainsi que l'évaluation d'un certain nombre de démarches couramment employées lors de leur conception. Cette évaluation met en évidence la mauvaise adaptation des démarches généralement retenues. La proposition d'une nouvelle démarche nécessite une meilleure adaptation au domaine, mais également une prise en compte de la façon de travailler des concepteurs. Dans ce second objectif, le deuxième chapitre aborde l'étude de la démarche humaine de conception. Il en ressort un certain nombre de remarques qui, jointes à celles qui avaient été mises en évidence au sujet des MSAP, nous permettent de proposer AMSD. Ceci fait l'objet du troisième chapitre. Malgré les précautions prises au cours du développement de la démarche, une étape de validation demeure nécessaire. Présentée au quatrième chapitre, celle-ci se déroule en deux phases et permet de mettre en évidence à la fois la bonne adaptation de la démarche au domaine et sa facilité d'utilisation. Un prototype d'outil logiciel supportant l'emploi d'AMSD est également décrit. Cependant, un certain nombre de développements restent à faire. Ceux-ci sont présentés conjointement à plusieurs perspectives de recherche au cours du cinquième chapitre. Ces perspectives visent principalement à l'amélioration de la description du système a des fins de simulation, et à l'intégration d'outils ou de méthodes améliorant la sureté de fonctionnement.
Présentation d'une approche méthode de conception rigoureuse des systèmes de commande répartis, qui s'appuie sur : une démarche globale, 4 modèles de représentation et 2 outils (Petri-C et Petri-S). Les caractéristiques essentielles de cette approche résident dans le fait de s'imposer des règles de construction et de transformation mécanisables et dans la modélisation de l'environnement commandé et du flux d'activité
NOUS PRESENTONS, DANS CE MEMOIRE, UNE METHODE DE CONCEPTION ET D'ANALYSE DES SYSTEMES AUTOMATISES DE PRODUCTION. LES RESEAUX DE PETRI DISPOSENT D'UN SYMBOLISME GRAPHIQUE SIMPLE, ET REPOSE SUR DES CONCEPTS MATHEMATIQUES QUI PERMETTENT DE PROUVER LEUR BON FONCTIONNEMENT. MALHEUREUSEMENT, LA GRANDE TAILLE DES RESEAUX OBTENUS COMPLIQUE LA CONCEPTION ET L'ANALYSE DES RESEAUX DE PETRI. NOUS AVONS DONC CHERCHE A DEFINIR UNE METHODE DE CONCEPTION MODULAIRE. LES DIFFERENTS RESEAUX DE PETRI, QUI REPRESENTENT LE COMPORTEMENT DE DIFFERENTES PARTIES DU SYSTEME GLOBAL, SONT SYNCHRONISES PAR DES TRANSITIONS COMMUNES. A CETTE METHODE, NOUS AVONS ASSOCIE UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION ASCENDANTE. NOUS PROPOSONS DE CONSTRUIRE DE FACON INCREMENTALE LE RESEAU DE PETRI DECRIVANT LE SYSTEME GLOBAL. POUR CELA, LE COMPORTEMENT DE CHAQUE SOUS-SYSTEME EST DECRIT DANS UN RESEAU, DE FACON INDEPENDANTE. PUIS CES SOUS-SYSTEMES SONT REGROUPES EN ENSEMBLES PLUS COMPLEXES. A CHAQUE NOUVEL ENSEMBLE, ON ASSOCIE UN RESEAU DE PETRI QUI DECRIT LA COORDINATION ENTRE LES DIFFERENTS SOUS-SYSTEMES REGROUPES. CETTE ETAPE DE REGROUPEMENT EST ENSUITE REPETEE JUSQU'A CE QUE LE SYSTEME GLOBAL AIT ETE COMPLETEMENT DECRIT. D'UNE PART, LA METHODE ASSURE UNE PRESERVATION DES INVARIANTS DE MARQUAGE LORSQUE L'ON AJOUTE UN NOUVEAU NIVEAU DE SYNCHRONISATION. NOUS AVONS EGALEMENT DONNE DES CONDITIONS NECESSAIRES POUR OBTENIR LA VIVACITE ET LA REINITIALISABILITE DU RESEAU GLOBAL, A PARTIR DES PROPRIETES DE CHAQUE SOUS-RESEAU. D'AUTRE PART, DEUX ALGORITHMES ONT ETE PROPOSES POUR CALCULER LES P ET T-SEMI-FLOTS. APPLIQUES SUR DEUX EXEMPLES, ILS APPORTENT UN GAIN EN TERME DE TEMPS DE CALCUL QUI PERMET LE CALCUL DES INVARIANTS A CHAQUE NOUVEAU MODULE CREE. ENFIN, NOUS PROPOSONS PLUSIEURS ALGORITHMES DE CONSTRUCTION DU GRAPHE DE COUVERTURE D'UN SYSTEME, A PARTIR DES GRAPHES DES SOUS-SYSTEMES QU'IL COORDONNE, DANS LE CAS OU IL LES RESEAUX DES SOUS-SYSTEMES COORDONNES SONT BORNES.