Conception et développement d'une architecture de pilotage distribué pour améliorer la résilience opérationnelle dans les systèmes cyber-physiques de production

Abstract

Les systèmes cyber-physiques de production (CPPS) sont complexes en raison de la taille et de la variété de leurs composants, et de la diversité d'interactions entre ces composants. De plus, les perturbations et les risques opérationnels contribuent à cette complexité car ils peuvent se propager à travers les composants et les sous-systèmes de CPPS, remettre en cause la gestion préétablie des opérations, et entraîner des conséquences sur le comportement, les performances et la qualité des services attendues. A cet effet, des architectures de pilotage distribuées ont émergé, dans lesquelles le traitement d’information est distribué et la prise de décision est décentralisée sur plusieurs entités de production intelligentes. Bien que de telles architectures montrent une meilleure adaptation aux perturbations, l’analyse de la littérature montre que peu d’approches distribuées sur les produits intelligents sont proposées. Ces approches permettent de doter les produits de capacités leur permettant de jouer un rôle actif dans les processus décisionnels. L’objectif est de réagir en présence de perturbations de manière autonome, adaptative et résiliente, tout en maintenant les performances à des niveaux acceptables. Du point de vue de l'intelligence artificielle, l’immunité biologique apparaît comme un système naturel qui implique un ensemble intégré et générique de concepts et de mécanismes qui sont hautement résilients à une infinité de menaces biologiques. Ce système ne cesse de susciter l’intérêt d’une communauté croissante de chercheurs, dont les travaux ont contribué à l’émergence de systèmes immunitaires artificiels (SIA) comme un paradigme de l’intelligence artificielle. Malgré les nombreuses applications des SIA, l’analyse de la littérature montre qu’il existe très peu de travaux appliquant les SIA au pilotage des CPPS. Dans le cadre de cette thèse, l'immunité biologique est considérée comme un modèle de conception pour guider le développement d'une architecture de pilotage distribué à base de produits intelligents afin d'améliorer la résilience opérationnelle des CPPS. La thèse apporte des contributions à deux niveaux. Premièrement, nous modélisons une architecture de pilotage distribué sur les produits intelligents et inspirée du système immunitaire. Particulièrement, nous proposons des modèles de connaissances permettant aux produits intelligents de capitaliser sur les cas de perturbations et sur les décisions prises pour y réagir. Deuxièmement, nous proposons un mécanisme décisionnel basé sur une version adaptative de la méthode de hiérarchie multicritère "Analytic Hierarchy Process (AHP)" et embarqué sur les produits intelligents de manière décentralisée pour leur permettre de faire face aux perturbations.