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Soutenance de thèse de Jiuchun GAO (équipe RoMaS)

Jiuchun Gao, doctorant au sein de l’équipe RoMaS, soutiendra sa thèse intitulée « Optimal Motion Planning in Redundant Robotic Systems for Automated Composite Lay-up process »

vendredi 29 juin 2018 à 14h00 dans l’amphi E à Centrale Nantes.

Jury : Anatol PASHKEVICH (directeur), Stéphane CARO (co directeur), Gabriel ABBA (Rapporteur, U Lorraine), Hélène CHANAL (Rapporteur, SIGMA Lyon), Sylvain MIOSSEC ( IUT Bourges), Benoit FURET, Claire DUMAS (Invitée, DAHER AEROSPACE)

Résumé : La thèse traite de la planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour l’automatisation des processus d’enroulement filamentaire. L’objectif principal est d’améliorer la productivité des cellules de travail en développant une nouvelle méthodologie d’optimisation des mouvements coordonnés du robot manipulateur, du positionneur de pièce et de l’unité d’extension de l’espace de travail. Contrairement aux travaux précédents, la méthodologie proposée offre une grande efficacité de calcul et tient compte à la fois des contraintes technologiques et des contraintes du système robotique, qui décrivent es capacités des actionneurs et s’expriment par les vitesses et accélérations maximales admissibles dans les articulations actionnées. La technique développée est basée sur la conversion du problème continu original en un problème combinatoire, où toutes les configurations possibles des composants mécaniques sont représentées sous la forme d’un graphe multicouche dirigé et le mouvement temporel optimal est généré en utilisant le principe de programmation. dynamique. Ce mouvement optimal correspond au plus court chemin sur le graphique satisfaisant les contraintes de lissage. Il est également proposé une amélioration de cette technique en divisant la procédure d’optimisation en deux étapes combinant des recherches globales et locales. Au premier stade, l’algorithme développé est appliqué dans l’espace de recherche global généré avec une étape de discrétisation. Ensuite, la même technique est appliquée dans l’espace de recherche local, qui est créé avec un pas de discrétisation plus faible au voisinage de la trajectoire obtenue. Alternativement, la deuxième étape peut implémenter un lissage simple des profils variables redondants. Les avantages de la méthodologie développée sont confirmés par une application industrielle d’enroulement filamentaire pour la fabrication de pièces thermoplastiques au CETIM.

Mots-clés : Système robotique redondant, Planification de mouvements, Trajectoire temps-optimale, Programmation dynamique, Enroulement filamentaire

Soutenance de thèse d’Adel HASSAN (équipe AeLoS)

Adel Hassan, doctorant au sein de l’équipe AeLoS, soutiendra sa thèse intitulée « Styles et méta-styles: Une autre façon de réutiliser l’évolution d’architectures logicielles« .

lundi 24 septembre 2018 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment 34 sur le site de la FST.

Jury : Mourad Oussalah (directeur), Kamel BARKAOUI (rapporteur, CNAM), Henri BASSON (rapporteur, Université du Littoral), Isabelle BORNE (Université de Bretagne Sud), Christian Attiogbé, Djamel SERIAI (LIRMM)

Résumé : Au cours des dernières années, la taille et la complexité des systèmes logiciels ont considérablement augmenté, rendant le processus d’évolution plus complexe et consommant ainsi beaucoup de ressources. C’est pourquoi, l’architecture logicielle est devenue l’un des éléments les plus importants dans la planification et la mise en oeuvre du
processus d’évolution. Cette abstraction permet une meilleure compréhension des décisions de conception prises précédemment et un bon moyen d’explorer, d’analyser et de comparer des scenarii alternatifs de l’évolution. Fort de constat, nous avons introduit une approche de styles d’évolution afin de capitaliser les pratiques d’évolution récurrentes dans un domaine particulier et de favoriser leur réutilisation. Dans cette thèse, nous préconisons en spécifiant un cadre de modélisation standard conforme à différents styles
d’évolution et pouvant satisfaire les préoccupations de différentes équipes impliquées dans un processus d’évolution. Afin de relever les défis de la réutilisation de l’évolution de l’architecture logicielle, nous nous fixons comme objectif: D’abord, d’introduire un style de méta-évolution qui spécifie les éléments conceptuels de base nécessaires à la modélisation de l’évolution; ensuite, de décrire une nouvelle méthodologie pour développer un style d’évolution selon plusieurs vues et plusieurs abstractions. Cette approche multi-vues/multi-abstractions permet de réduire la complexité du modèle de processus d’évolution en décomposant un style d’évolution en plusieurs vues et abstractions
pertinentes. Enfin, pour la validité et la faisabilité de notre approche, nous avons développé un prototype basé sur la plateforme de méta-modélisation ADOxx.

Mots-clés : Style d’évolution, Réutilisation de l’évolution, Architecture Logicielle.

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Title: Style and Meta-Style: Another Way to Reuse Software Architecture Evolution

Abstract: Over the last years, the size and complexity of software systems has been dramatically increased, making the evolution process more complex and consuming a great deal of resources. Consequently, software architecture is becoming an important artifact in planning and carrying out the evolution process. It can provide an overall structural view of the system without undue focus on low-level details. This view can provide a deep understanding of previous design decisions and a means of analysing and comparing alternative evolution scenarios. Therefore, software architecture evolution has gained significant importance in developing methods, techniques and tools that can help architects to plan evolution. To this end, an evolution styles approach has been introduced with the aim of capitalising on the recurrent evolution practices and of fostering their reuse.
In this thesis, we endeavour to tackle the challenges in software architecture evolution reuse by specifying a standard modeling framework that can conform to different evolution styles and satisfy the concerns of the different stakeholder groups. The primary contribution of this thesis is twofold. First, it introduces a meta-evolution style which
specifies the core conceptual elements for software architecture evolution modeling. Second, it introduces a new methodology to develop a multi-view & multi-abstraction evolution style in order to reduce the complexity of the evolution model by breaking down an evolution style into several views, each of which covers a relevant set of aspects. The central ideas are embodied in a prototype tool in order to validate the applicability and feasibility of the proposed approaches.

Keywords: Evolution style, Evolution reuse, Software architecture.

Soutenance de thèse de Bogdan KHOMUTENKO (équipe ARMEN)

Bogdan Khomutenko, doctorant au sein de l’équipe ARMEN, soutiendra sa thèse intitulée « Contribution à la perception visuelle basée cameras grand angle pour la robotique mobile et les véhicules autonomes »

vendredi 15 juin 2018 à partir de 10h, dans l’amphi du bâtiment S à Centrale Nantes.

Jury :

Rapporteurs : M. Patrick RIVES , Directeur de Recherche, INRIA Sophia Antipolis ; M. Pascal VASSEUR , Professeur, l’IUT de Rouen
Examinateurs: M. Eric MARCHAND , Professeur, Université de Rennes 1 ; Mme Claire DUNE , Maître de conférences, Université du sud-Toulon

Directeur de thèse : M. Philippe MARTINET , Professeur, Centrale Nantes ; Co-encadrant de thèse : M. Gaëtan GARCIA , Maître de conférences, Centrale Nantes

Résumé :

Ce travail de thèse s’inscrit dans le domaine de la vision par ordinateur et de la navigation autonome pour les robot mobiles. Le sujet principal est l’utilisation d’optiques grand angle pour la perception visuelle.

La première problématique traitée est la modélisation géométrique des cameras fisheye. Le but est de rendre leur utilisation aussi simple que celle des cameras classiques trou d’épingle. Les modèles existants manquent de précision ou bien sont trop compliqués pour que l’on puisse analyser leurs propriétés géométriques analytiquement. Nous proposons un nouveau modèle de projection basé sur le Modèle Unifié, aussi connu comme Modèle Sphérique. En rajoutant un paramètre intrinsèque, on augmente l’expressivité du modèle et évite le recours à une fonction de distorsion supplémentaire. Les expériences effectuées ont démontré la capacité du modèle à approcher, avec une grande précision, une large gamme d’objectifs fisheye différents. Le concept de surface de projection, proposé dans ce travail, nous a permis de trouver une inverse analytique de ce modèle ainsi que d’établir les équations de projections de droites.

Une boîte à outils d’étalonnage, flexible et efficace, conçue pour les systèmes multi-cameras, a été développée. Elle contient un nouveau détecteur de mire d’étalonnage, qui
est automatique, a une précision sub-pixelique, et qui est plus rapide que le détecteur fourni avec OpenCV. Une méthode de calcul de trajectoires optimales pour l’étalonnage extrinsèque de robots mobiles a été développée et testée. Son aptitude à réduire l’impact du bruit sur la précision a été démontré sur des données synthétiques. Elle a été utilisée pour étalonner un système complet Camera-Odométrie, qui a été employé pour tester les algorithmes de localisation.

La problématique suivante était de calculer la correspondance stéréo directement dans l’espace d’images fisheye, tout en évitant un filtrage additionnel et la rectification d’images.
Cela a été possible grâce à la géométrie épipolaire des systèmes stéréos fisheye, donnée par le modèle proposé. Une fois les équations des courbes épipolaires calculées, l’image est
échantillonnée, pixel par pixel, le long de celles-ci afin de trouver le coût de correspondance. Cette approche nous permet d’employer l’algorithme de Semi-Global Matching et d’obtenir une reconstruction 3D précise. Un certain nombre de techniques, qui améliorent la qualité de correspondance, ont été proposées. De nombreux essais avec des données synthétiques ainsi que réelles ont montré que l’algorithme est capable de reconstruire des objets planaires texturés avec une grande précision.

La localisation visuelle est la dernière problématique traitée dans notre travail. Une nouvelle méthode de triangulation analytique nous permet de réduire le nombre de paramètres
d’optimisation dans le problème d’odométrie visuelle d’une façon significative. Une méthode de localisation visuelle directe basée caméras fisheye, qui emploie aussi d’autres sources d’information de localisation, comme une centrale inertielle ou l’odométrie des roues, a été développée. Des essais avec des données synthétiques montrent sa précision. L’utilisation de l’Information Mutuelle en tant que mesure de similarité permet au système de se relocaliser avec des données réelles dans une carte construite quelques jours auparavant malgré des changements dans l’environnement et l’éclairage. Cette méthode se montre robuste par rapport aux objets mobiles, tels que voitures en marche et piétons.

Mots-clés : fisheye, étalonnage, stéréo, reconstruction 3D, localisation directe

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Title: Contribution to visual perception based on wide angle cameras for mobile robotics and autonomous vehicles

Abstract:
This work lies in the domain of computer vision and autonomous navigation for mobile robots. The principal subject is the use of fisheye cameras for visual perception.
The first research question covered by this work is geometric modeling of fisheye cameras. The goal is to make fisheye cameras as easy to use as classical pinhole cameras. Existing models are either not precise enough or too complicated for analytical analysis of their geometric properties. We propose a novel projection model based on the Unified Camera Model, also known as the Spherical Model. Adding one more projection parameter increases the model expressiveness and makes additional distortion mappings unnecessary. As experiments show, this model accurately approximates a large variety of different fisheye lenses. The notion of projection surface, proposed in this work, allowed us to find an analytic inverse of the model and implicit equations of straight line projections. An efficient and flexible calibration toolbox for multi-camera systems has been developed.
It has a novel fully-automated subpixel detector of calibration boards, which is significantly faster than that of OpenCV. A method of calculating optimal trajectories for extrinsic calibration of mobile robots has been proposed and tested. Its effectiveness to reduce the noise impact has been demonstrated on simulated data. It has been applied to calibrate a complete system Camera-Odometry, which has been used for localization experiments. The next research question is how to compute direct stereo correspondence between two
fisheye images. The main goal was to avoid additional filtering such as undistortion and rectification mappings. It was possible thanks to epipolar geometry of fisheye stereo systems provided by the developed model. After computing epipolar curve equations, we sample image pixelwise along them in order to compute the correspondence cost. This approach allows us to apply the Semi-Global Matching algorithm to regularize the computed disparity map and get a more accurate reconstruction. We proposed several techniques of computing the correspondence cost, which improve the correspondence quality. The proposed stereo algorithm has been tested on both synthetic and real data, using the ground truth for validation purposes. Experiments show that the reconstruction of planar textured objects is accurate and precise, which validates the geometric model behind.
The last research question is visual localization. A novel closed-form triangulation method allows us to significantly reduce the number of unknowns in the visual odometry problem. Fisheye cameras have been combined with direct visual localization and additional sources of localization information, such as IMU and wheel odometry. This method was tested on simulated data and showed high precision. Using Mutual Information as similarity measure for image registration allowed the system to relocalize itself using real data in a map constructed a few days earlier with some changes in the environment and in lighting conditions. The method demonstrated robustness with respect to moving objects, such as cars and pedestrians.

Keywords: fisheye, calibration, stereo, 3D reconstruction, direct localization

Soutenance de thèse de Marija TOMIC (équipe ReV) | Thesis defence of Marija Tomic

Marija Tomic, doctorante au sein de l’équipe ReV, soutiendra sa thèse intitulée « Manipulation Robotique à deux mains inspirée des aptitudes humaines »

mercredi 4 juillet 2018 à 16h, à la Faculté de génie électrique de l’Université de Belgrade (Serbie).

Jury : Christine Chevallereau (directrice de thèse), Kosta Jovanovic (co-directeur, Université de Belgrade), Philippe Fraisse (rapporteur, LIRMM), Zeljko Durovic (rapporteur, Université de Belgrade), Yannick Aoustin, Aleksandar Rodic (Institut Mihailo Pupin, Belgrade)

Soutenance de thèse de Yrvann EMZIVAT (équipe STR)

Yrvann Emzivat, soutiendra sa thèse intitulée « Architecture d’un organe de Survie pour la conception de Véhicules Autonomes Agiles et Sûrs »
mercredi 30 mai 2018 à 14h dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale.

Jury :

Rapporteurs :
Mme Claire PAGETTI, Ingénieur de Recherche, ONERA
M. Fawzi NASHASHIBI, Directeur de Recherche, INRIA Rocquencourt

Examinateurs :
M. Philippe BONNIFAIT, Professeur des Universités, Université de Technologie de Compiègne
M. Javier IBANEZ-GUZMAN, Expert véhicule autonome, Renault

Directeurs de thèse :
M. Olivier H. ROUX, Professeur des Universités, École Centrale de Nantes
M. Philippe MARTINET, Directeur de Recherche, INRIA Sophia Antipolis

Résumé :

L’automatisation de la tâche de conduite s’inscrit dans un contexte de développement d’une mobilité durable. Il s’agit d’une solution prometteuse qui pourrait bien contribuer à la création de nouveaux moyens de transports sûrs et respectueux de l’environnement. Cependant, concevoir un véhicule autonome reste un défi majeur. C’est pour cette raison qu’il incombe aujourd’hui à l’utilisateur de reprendre le contrôle du véhicule à chaque fois que les
circonstances s’y prêtent. Il semble pourtant peu judicieux de confier une telle responsabilité à un être humain dont l’implication dans la tâche de conduite est moindre. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse portent sur la conception de véhicules autonomes habiles et sûrs. C’est plus précisément le développement d’un système capable de gérer de potentielles défaillances seul, d’élaborer des stratégies de repli par lui-même et de s’adapter à un environnement complexe qui est abordé ici.

Mots-clés : véhicules autonomes, sûreté de fonctionnement, architecture, modes dégradés, échappatoire, adaptabilité

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Title : Safety System Architecture for the Design of Dependable and Adaptable Autonomous Vehicles

Abstract:

Driving automation is often presented as a viable solution to the prevailing challenges of sustainable mobility. It has the potential to create a paradigm shift in transportation technology, by providing a medium for cleaner, safer and more efficient means of transportation, while providing a better user experience overall. However, designing a dependable Automated Driving System is a challenge in itself. Current systems lack common sense and have trouble behaving in a truly cautionary manner, which is why a fallback-ready user is expected to take over in the event of a performance-relevant system failure affecting the dynamic driving task. Yet it seems unwise to rely on human drivers to act as a safety net for the purpose of offsetting the lack of maturity of Automated Driving Systems, for automation changes their active involvement into a monitoring role and creates new challenges, such as complacency, automation dependency, lack of understanding and misuse. This work places emphasis on the design of dependable and adaptable Automated Driving Systems. In particular, the thesis addresses the problem of designing a new ADS primary subsystem, whose role it is to monitor the state of the ADS, supervise its actions and respond as needed to guarantee the safety of its occupants and of others.

Keywords: autonomous vehicles, safety, architecture, graceful degradation, fallback strategy, adaptability

Soutenance de thèse de Itzel GONZALES OJEDA (équipe ReV)

Itzel Gonzales Ojeda soutiendra sa thèse intitulée « Intégration de modèles numériques réduits dans l’architecture de pilotage de moyens robotisés possédant des flexibilités importantes » mercredi 4 avril à 10h30 dans l’amphi 21 de l’ESTIA à Bidart (64).

Jury : Yannick Aoustin (dir thèse), Olivier Patrouix (co encadrant, ESTIA), Emmanuel Duc (rapporteur, SIGMA), Said Zeghloul (rapporteur, Univ Poitiers), Etienne Dombre (LIRMM), Gabriel Abba (U. Lorraine), Bueno Ricardo (Tecnalia), Cyril Novales (U. Orléans)

Résumé :
Ces dernières années, les robots manipulateurs ont été utilisés pour des tâches, telles que le polissage, le fraisage, le placement des fibres, entre autres, auparavant réalisées par des machines spécialisées. Cependant, l’utilisation des robots pour ces tâches en contact, présente des problèmes de précision. Ce contact provoque des flexibilités dans le robot, l’outil et l’environnement. Cette thèse cible l’amélioration de la précision de la tâche robotisée de dépose de fibres qui nécessite un compactage homogène selon le matériau et la surface. La précision du drapage peut être améliorée par la correction en ligne de la trajectoire du robot et du point de centrage dynamique de l’outil (DTCP). Cette thèse propose l’asservissement en position/force-pression en modifiant le TCP, pour commander le compactage selon la surface de contact et prend en compte les flexibilités dues au contact. La pression et les flexibilités sont calculées à partir d’un modèle mécanique numérique réduit grâce à des réseaux de neurones. Cet asservissement a besoin d’une sélection appropriée des correcteurs pour garantir un bon fonctionnement et pour travailler avec divers types de moules. La sélection est réalisée dynamiquement par logique floue. Le DTCP est
calculé dynamiquement grâce aux flexibilités de l’outil et il est redéfini lors de l’exécution de la trajectoire du robot pendant le drapage. Un dispositif expérimental est mis en oeuvre en utilisant des éléments similaires aux cellules robotisées de placement des fibres. Une application logicielle intègre l’asservissement proposé dans la baie de commande. Cet asservissement permet d’améliorer la précision de dépose de fibres.

Soutenance de thèse de Xiao YANG (équipe SLP)

Xiao Yang soutiendra sa thèse intitulée « Le problème de Localisation de Hubs et Routage dans le contexte de logistique verte »
mardi 22 mai à 14h, dans l’amphithéâtre Georges Besse à l’ IMT-Atlantique.

Jury : Nathalie Bostel (Dir thèse), Pierre Dejax (co directeur), Marc Paquet (co encadrant, Ecole de Technologie Supérieure, Montréal), Caroline Prodhon (rapporteur, Université de Technologie, Troyes), Mozart Menezes (rapporteur, Kedge Business School Talence), Marc Sevaux, Université Bretagne Sud)

Résumé :
Le problème de localisation de hubs et tournées combinées (Hub Location-Routing Problem, HLRP), concerne la conception d’un réseau de transport performant entre de nombreuses origines (fournisseurs) et destinations (clients). Ce système est basé sur la localisation de plates formes (hubs) permettant de concentrer les flux et l’organisation de tournées pour la collecte des marchandises des fournisseurs et la distribution vers les clients. Nous étudions le cas spécifique du HLRP à capacités et allocations uniques (CSAHLRP) et de processus de tournées de collecte et distribution séparés. Nous proposons un modèle de programmation linéaire mixte (MILP) et un Algorithme Mémétique (MA) pour ce problème en vue de la minimisation du coût total du réseau de transport. De plus, nous étendons le modèle MILP pour le cas bi-objectif afin de minimiser à la fois le coût total et les émissions de CO2 du transport. Notre algorithme Mémétique (MA) et adapté et combiné à un algorithme génétique de tri non-dominé élitiste rapide (NSGAII) afin de déterminer des approximations du front de Pareto. Enfin, nous proposons une procédure en deux phases pour résoudre le HLRP mono objectif, comportant la résolution du problème de localisation des hubs (HLP) suivi pour chaque hub de la résolution de deux problèmes de tournées relatifs à la collecte et la livraison.
Notre modèle MILP mono objectif est décomposé et notre MA est adapté pour résoudre le problème suivant ces deux étapes. Un ensemble d’instances de différents tailles et caractéristiques a été développée afin de conduire des expérimentations et de valider nos approches de résolution de ces différents problèmes.

Mots-clés : Problème de localisation de hubs et tournées, logistique verte, transport de fret, modèle bi-objectif, algorithme mémétique

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Abstract:
We study the Hub Location-Routing Problem (HLRP) aiming at the design of an efficient freight transportation network for LTL (less-than-truck) transport between many origins (suppliers) and destinations (clients). Such a network relies on the location of consolidation hubs, the organization of routings for the collection/distribution of freight from suppliers to hubs and from hubs to clients, as well as direct shipment of consolidated freight between hubs. We focus on the Capacitated Single Allocation Hub Location-Routing Problem (CSAHLRP) in the case of distinct collection and delivery processes. We propose mixed integer linear programming (MILP) model and a Memetic Algorithm (MA) to solve the problem for minimizing the total cost of the network. Then we extend the model into a bi-objective model for minimizing both the total cost and CO2 emissions of transport. A modified memetic algorithm (MA) combined with a fast elitist non-dominated sorting genetic algorithm (NSGAII) is developed to capture the trade-off between minimizing total cost and CO2 emissions and exhibit approximations of the Pareto front. At last, a two step procedure is proposed to solve the single-objective HLRP based on a hub location problem (HLP) and two distinct vehicle routing problems for suppliers and clients allocated to each hub by the first step. Our single objective MILP model is decomposed accordingly and our MA is adapted to solve the HLRP following these two steps. A data base of instances of different sizes and characteristics has been developed in order to conduct extensive experiments for solving all these problems using the different solution techniques and validate our approaches.

Keywords: Hub Location-routing Problem, MILP, green logistics, LTL transport, bi-objective model, memetic algorithm

Soutenance de thèse de Khaled LAMECHE (équipes PSI et SLP)

Khaled Lameche soutiendra sa thèse de doctorat intitulée « Proposition d’une méthodologie pour la conception des systèmes de production reconfigurables et d’un outil associé d’aide à la décision par simulation de flux »
lundi 12 février 2018 à 10h, à l’IUT de Carquefou, en salle A1/32.

Jury : M. LAMOUR Samir (Professeur des Universités, ENSAM de Paris, Rapporteur), M. TCHERNEV Nikolay (Professeur des Universités, Université d’Auvergne Aubières, Rapporteur), M. CASTAGNA Pierre (Professeur des Universités, Université de Nantes, Directeur de thèse), M. NAJID Najib (Maître de Conférences HDR, Université de Nantes, Co-directeur de thèse), Mme LOMBARD Muriel (Maître de Conférences HDR, IUT Nancy-Brabois, Examinatrice), M. KOUISS Khalid (Maître de Conférences, SIGMA Clermont, Examinateur), M. BERRUET Pascal (Professeur des Universités, Université Bretagne Sud Lorient, Examinateur), M. DOLGUI Alexandre (Professeur des Universités, IMT Atlantique Nantes, Examinateur), M. GIRIN Alexis (chercheur industriel HDR, IRT Jules Verne Nantes, Examinateur).

Résumé :
Actuellement, le marché est caractérisé par un haut niveau de compétitivité et des variations très fréquentes et soudaines. L’examen critique des systèmes manufacturiers conventionnels révèle que ces systèmes ne sont pas capables de répondre aux exigences imposées par le marché actuel ; ces exigences sont principalement le coût et la qualité des produits et la réactivité du système. Par conséquent, la mise en place d’un nouveau paradigme des systèmes manufacturiers capables de répondre à ces exigences est nécessaire. Les systèmes de manufacturiers reconfigurables ou les RMSs est ce nouveau paradigme ; il est censé être assez réactif pour faire face aux changements soudains du marché tout en gardant la qualité des produits à un coût bas. Le principal défi des RMSs est leur conception. La plupart des méthodes proposées dans la littérature n’abordent pas le problème de conception d’un RMS dans son ensemble ; elles traitent juste une partie du problème. Par conséquent, dans cette thèse, on propose une méthodologie générique de conception d’un RMS basée sur les principes de l’ingénierie des systèmes. Cette méthodologie support la conception RMS tout au long du processus de développement. Elle est dérivée principalement de la norme ISO/IEC/IEEE- 15288, la plus récente dans la discipline SE.

Mots-clés : Systèmes Manufacturiers Reconfigurables, Ingénierie des Systèmes, ISO/IEC/IEEE-15288, Méthodologie, Conception, Modularité, Simulation.

Soutenance de thèse de Chris HARTMANN (équipe IS3P)

Chris Hartmann soutiendra sa thèse intitulée « Automatisation de la synthèse d’architectures appliquée aux aéronefs à voilure tournante »

mardi 30 janvier 2018 à 10h dans l’amphi S du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Cette thèse a été encadrée par Alain Bernard et co-encadrée par Raphaël Chenouard. Elle s’est déroulée au sein d’Airbus Helicopters à Marignane sur une période de 3 ans.

Jury : Prof. Alain Bernard (Directeur de Thèse), MCF Raphaël Chenouard (co-encadrant), HDR Airbus Senior Expert Emmanuel Mermoz (co-encadrant), MCF HDR M. Jankovic (rapporteur), Prof. J. Pailhes (rapporteur), Prof. M. Aldanondo (examinateur), Prof. D. Brissaud (examinateur), Prof. L. Rivest (examinateur)

Résumé :
Les travaux, présentés dans ce manuscrit de thèse, s’inscrivent dans les courants de l’Ingénierie Système et de la synthèse assistée par ordinateur. Une méthodologie outillée à l’aide d’un logiciel a été développée et est détaillée. Le processus de synthèse semi-automatisé est organisé en trois grandes phases : l’extraction du besoin et sa transformation en spécification du système à concevoir, une synthèse des architectures logiques et une analyse des architectures physiques.
L’extraction et la transformation du besoin est une étape manuelle dans la méthodologie proposée. Elle s’appuie grandement sur des travaux précédents du champ de l’Ingénierie Système. L’objectif de ce sous-processus est d’obtenir une représentation du système compréhensible par l’utilisateur et interprétable par le logiciel. Les parties prenantes, les situations de vie que le système va rencontrer, les besoins, les exigences et les interfaces avec l’environnement sont modélisés.
La synthèse, ou génération, des architectures logiques, est le résultat de la modélisation précédente du système. Un code C++ permet la transformation du problème de synthèse en expressions mathématiques qui sont résolues à l’aide d’un solveur CSP entier. Le résultat de ce sous-processus est un ensemble de graphes, triés par famille. Ces graphes représentent toutes les architectures logiques viables vis-àvis des connexions entre ses sous-systèmes.
L’analyse des architectures physiques permet d’écrire, pour chaque architecture logique, un système d’équations physiques non-linéaires mais non-différentielles pour une première étape de pré-dimensionnement. Ces systèmes, écrits sous la forme de problèmes d’optimisation sont ensuite résolus à l’aide d’un solveur CSP réel.
Au final, les architectures sont triées suivant la valeur d’une variable d’état commune à toutes les alternatives.

Mots-clés : Ingénierie Système, Satisfaction de Problèmes sous Contraintes, Architecture, Synthèse

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Abstract:
The research work presented in this thesis is related to the System Engineering field and the computer aided synthesis field. A methodology realized by a new software is developed and introduced.
The synthesis process is semi-automated and is devided into three phases: the need extraction and its translation into system requirements, a logical architecture synthesis and a physical architecture analysis.
The need extraction and its translation into system requirements are highly inspired from previous work from the System Engineering field. Nevertheless, the objective, at this step, is to provide the software and the user with a unique model understandable to both. Stakeholders, life situations, needs, requirements and interfaces with the environment are modelized.
The logical architecture synthesis, or logical architecture generation, is in accordance with the models we build previoulsy. That is to say that all logical architectures are instantiations of the system requirements expressed before. A C++ code translates this model into mathematical equations solved by an integer CSP solver.
The result of this part of the methodology is a set of graphs, ranked by family. These graphs are views of the logical architectures. They express all the possible links between the sub-systems of the architectures.
The physical architecture analysis step is an automated equation writer. The equations are non-linear and nondifferential and they are written for each logical architecture generated at the previous step. They are used for a first step of pre-sizing. These systems are then solved by a CSP solver for real numbers through an optimization. At the end, all the feasible architectures are ranked according to a unique state variable that is common to all possible solutions.

Keywords: System Engineering, Constraint Satisfaction Problems, Architecture, Synthesis

Soutenance de thèse de Yulong ZHAO (équipe SLP)

Yulong Zhao soutiendra sa thèse intitulée « Conception et Optimisation d’un Réseau de Transport Multimodal pour Desservir un Port et son Hinterland »

jeudi 14 décembre 2017 à 13h30, dans l’amphi Besse de l’IMT-Atlantique

Jury : Nathalie Bostel (directrice thèse), Pierre Dejax (co encadrant), Eric Sanlaville (rapporteur, Université du Havre), Dominique Feillet (rapporteur, Ecole des Mines de Saint Etienne), Frédéric Semet (Centrale Lille)

Résumé :
Le transport international de conteneurs est abordé dans cette thèse avec deux composantes : le transport entre les ports maritimes et celui entre les ports et leur hinterland. Au début, nous nous concentrons sur l’optimisation du réseau de transport multimodal dans l’hinterland d’un port. Des politiques d’infrastructure et de capacité sont proposées pour améliorer le réseau multimodal et évaluées par un modèle multimodal des flux de réseau. Le modèle de flux est formulé sur les chemins, en considérant la durée de transit de chaque demande. Le modèle est résolu par l’approche de génération de colonnes en raison du nombre important de chemins à considérer. Ensuite, les relations inter-ports dans un système multi-port sont abordées, où le transport maritime est également pris en considération. Le problème de conception de l’itinéraire du navire pour la partie maritime et l’affectation des flux à l’hinterland sont traités dans un même modèle. Un modèle de conception de réseau multimodal et multiproduit est développé. Nous résolvons le modèle de conception de réseau avec une méthode basée sur la décomposition de Benders. Une étude de cas est effectuée pour le port de Shanghai en Chine, pour améliorer le transport multimodal entre le port et son hinterland. On analyse l’état du réseau de transport multimodal, puis on propose des politiques d’amélioration du transport intermodal ferroviaire. Le modèle multimodal de flux est appliqué pour évaluer les politiques proposées.

Mots- clés : optimisation, port maritime, hinterland, conteneur, transport multimodal, flux de réseau, génération de colonne, conception dans un réseau, décomposition de Benders.

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Abstract: The international container transportation is addressed in this thesis, including two components: transport among seaports and between seaports and their hinterland. At first, we focus on the optimization of the multimodal transport network within the hinterland of a maritime port. Policies about infrastructure and capacity are proposed to improve the multimodal network, and evaluated by a multimodal transport network flow assignment model. The network flow model is in path-flow formulation, considering the transit duration of each container demand. The model is solved by the column generation approach due to the huge number of path-flow variables. Then the inter-port relationship in a multi-port system is addressed, where the maritime transport is also considered. The ship itinerary design problem at maritime part and the container flow assignment at hinterland part are handled together in one model. A multimodal, multiproduct network design model is developed for the port-hinterland transport system with multiple seaports. We solve the network design model with a solution method based on the Benders decomposition. A case study is done for the port of Shanghai in China, to improve the multimdal transport between the seaport and its hinterland. The status of the multimodal port-hinterland transport network is analyzed, then policies of enhancing the railway intermodal transport are proposed. The developed multimodal multiproduct network flow model is applied to evaluate the proposed policies.

Keywords: optimization, seaport-hinterland, container transport, multimodal network, network flow, column generation, network design, Benders decomposition.

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