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Mots clés : systèmes industriels, systèmes à événements discrets, modélisation en entreprise, modélisation comportementale, synthèse de commande, réseaux de Petri .
Le but de notre travail a porté d'une part sur l'étude de la sémantique des processus opérationnels des systèmes industriels décrits avec CIMOSA en utilisant des techniques issues de l'algèbre de processus, des "state-charts" et des réseaux de Petri ou encore au moyen de systèmes à transitions d'états, et d'autre part sur l'intégration dans ce formalisme d'un modèle de ressources.
Tout d'abord, nous avons analysé les variantes sémantiques de certains types de spécification. En particulier, nous avons proposé une sémantique basée sur les "state-chart" car notre objectif n'est pas seulement limité à la simulation du modèle mais aussi à son implantation dans un environnement réel. Celui-ci est caractérisé par un grand ensemble de processus communicants. Le choix du formalisme "state-chart" est justifié par la nature hiérarchique des processus. En effet, la hiérarchie permet de bien structurer un processus sur la base de ses composants (ou étapes du processus). Par conséquent, bien qu'à chaque niveau de la hiérarchie une sémantique "state-chart" n'ait pas trop d'intérêt (du moins dans l'état actuel de la recherche), elle peut être utilisée pour structurer de façon hiérarchique une spécification complexe de grande taille. Les processus concurrents demandent encore à être mieux pris en compte.
L'autre axe de travail porte sur la modélisation des ressources et sur leur intégration avec le modèle de processus. Dans ce cas, nous avons proposé un modèle qui intègre d'une façon naturelle les formalismes des réseaux de Petri et des "state-charts". Ceci, d'une part parce que les réseaux de Petri peuvent relativement bien représenter des processus (non hiérarchiques) et d'autre part, parce que les "state-charts" permettent de représenter les communications qui interviennent entre le processus et les ressources ou encore entre les ressources elles-mêmes. La définition d'une sémantique pour le workflow utilisé dans CIMOSA est décrite dans [[39]] et la formalisation du modèle de processus de CIMOSA et du modèle de ressources associé a été publiée dans [[14],[13],[31],[35],[46]].
Une approche modulaire consiste à identifier les modules de base ou les composants d'un système complexe, à représenter chaque module à l'aide des réseaux de Petri, et à intégrer les modèles des modules pour obtenir le modèle final. Dans le cadre d'une collaboration avec le Professeur MuDer Jeng (National Taiwan Ocean University), nous avons proposé une première approche qui consiste à représenter le comportement de chaque ressource à l'aide d'une machine à états, puis à construire le modèle complet en fusionnant les transitions et les places communes. Nous avons constaté l'importance des siphons pour la vérification du modèle intégré. En effet, nous avons montré que le modèle intégré est réversible si et seulement si aucun siphon ne peut être privé de jetons. Nous avons également appliqué l'approche modulaire à la modélisation et l'analyse d'un système de fabrication de circuits intégrés. Nous travaillons actuellement sur la prise en considération des opérations d'assemblage, des pannes et d'autres fonctions classiques des systèmes de production.
L'importance des siphons est attestée par le fait qu'un réseau de Petri est sans blocage si aucun siphon ne peut être privé de jetons. Nous avons proposé une approche fondée sur la programmation mathématique pour vérifier cette condition sans générer l'ensemble des siphons. Par conséquent, le problème d'explosion d'états, fréquent avec les techniques classiques, est évité. De plus, pour des classes importantes de réseaux de Petri (les réseaux de Petri à choix asymétrique et les graphes d'événements augmentés de places de ressources), nous avons démontré que cette condition suffisante implique la vivacité et la réversibilité.
Ces résultats ont été publiés dans [[7],[11],[26],[29],[30],[27],[39]].
Ce travail de recherche, effectué à l'origine avec le Prof. M. A. Jafari (Rutgers University), porte sur la conception et l'analyse de contrôleur - superviseur pour les systèmes à événements discrets, en particulier les systèmes de production flexibles. Le but est de développer des méthodes formelles pour la synthèse de commande et d'utiliser ces méthodes pour la vérification du contrôleur ainsi que l'analyse de systèmes sous contrôle.
Dans ce travail, on admet qu'un système de production C est
généralement composé de deux entités : un système opérant P et un
système de commande ou contrôleur S. La modélisation de S et
celle de P font souvent appel à des techniques différentes. Notre
objectif est de réaliser leur synthèse pour obtenir un modèle
hybride de C qui peut servir pour l'analyse de systèmes sous
contrôle et pour la vérification du contrôleur. Nous avons
élaboré une méthode pour obtenir un modèle pour C [[18],[44]]. Ce modèle est hybride car le
modèle de P est un réseau de Petri alors que le contrôleur -
superviseur est basé sur la théorie de Ramadge et Wonham et
utilise les langages formels. Nous proposons un algorithme pour
fusionner ces deux modèles dans lequel le modèle résultant pour C
est un réseau de Petri. Nous pouvons donc utiliser les outils des
réseaux de Petri pour l'analyse de C. L'inconvénient de la
théorie de Ramadge et Wonham réside dans l'explosion de l'espace
d'états. Notre méthode propose également des algorithmes pour
réduire la taille du superviseur sans changer la structure de
commande.