13/11/2020
AI-PROFICIENT : l’intelligence artificielle par et pour l’humain au coeur de l’industrie manufacturière du futur

Coordonné par l’Université de Lorraine, le projet européen AI-PROFICIENT (Artificial Intelligence for Improved PROduction efFICIEncy, quality and maiNTenance) réunit un consortium multidisciplinaire de 10 partenaires industriels et académiques de France,Espagne, Belgique, Grèce, Finlande et Serbie. Son ambition ? Placer l’humain au centre de la mise en oeuvre de solutions innovantes d’IA dans l’industrie manufacturière digitalisée pour améliorer la planification et l’exécution de la production et de la maintenance afin de répondre aux défis d’adaptabilité, d’agilité et de résilience de l'industrie du futur. Chef de file du projet, l’Université de Lorraine allie les expertises du CRAN en maintenance prédictive et en sûreté des systèmes manufacturiers à celles du Loria dans l'IA et son éthique pour relever le défi d’une industrie du futur par et pour l’humain.

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L’industrie manufacturière européenne fait face aujourd’hui à de nouveaux enjeux : une nécessité accrue d’adaptabilité/agilité des systèmes de production liée aux fluctuations de la demande et à la personnalisation de masse des produits, des besoins toujours plus importants en qualité, efficacité et fiabilité pour faire face à la concurrence internationale, le tout assorti d’une maîtrise des indicateurs du développement durable sur ses 3 piliers « écologique, social et économique » et notamment d’une réduction de la facture énergétique. Pour satisfaire à ces exigences, l’introduction de technologies d’IA de pointe dans les usines et la digitalisation de l’industrie deviennent incontournable. Mais comment conjuguer efficacité des systèmes, innovation technologique et épanouissement de l’être-humain au travail ?
AI-PROFICIENT a pour objectif d’apporter une première réponse à cette question en développant des solutions basées sur l’IA, couplées à des technologies d’ingénierie, de design et de simulation, et ceci à différents niveaux d’abstraction du système manufacturier en lien direct avec l’éthique. Par exemple, au niveau local des équipements de production, AI-PROFICIENT va favoriser l’acquisition des données issues des composants (capteurs, API, actionneurs), en s’appuyant sur l’internet des objets (IoT) et les dernières avancées en matière d’autodiagnostic, de détection des anomalies et de pronostic. Au niveau du système/ligne de production, en fournissant des analyses d’IA prédictives et auto-apprenantes pour la recommandation et l’aide à la prise de décision. A chacun de ces niveaux, l’interaction avec l’Humain est prise en compte dès le début de la conception, à travers une approche « Ethic by design ».
Des outils tels que la réalité augmentée, des interfaces conversationnelles et le jumeau numérique seront également mis à disposition des opérateurs pour faire collaborer humain et machine en synergie. Les données exploitées permettront ainsi de passer d’une prise de décision hiérarchique et réactive à des stratégies d’auto-apprentissage et de contrôle proactif distribué, tout en explorant les connaissances humaines et le retour d’information des opérateurs via des mécanismes d’apprentissage par renforcement.
Au-delà de la considération technologique, le projet se distingue par un principe novateur et fondamental : l’intégration de l’être-humain au coeur du processus à travers les concepts de « Human-in-the-loop », « Human-on-the-loop » et « Human-in-command » qui sont assuré par l’ approche globale « d’ethic by design » suivie tout au long du projet. L’Humain au sens opérateur et/ou décideur sera en effet placé en position centrale, dès la conception, tant dans les fonctions de supervision que d’exécution, en facilitant et en renforçant son interaction avec les machines.

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Les outils et solutions basés sur l’intelligence artificielle soulèvent cependant de nombreuses questions, en particulier dans le secteur industriel où l’humain peut craindre la robotisation du travail, l’annihilation de ses fonctions par l’IA et également vis-à-vis de ses retours pour l’apprentissage des IA. Le projet se veut pionnier car très peu de travaux existent en matière d’éthique dans le domaine manufacturier, encore plus lorsque une approche « Ethic by design » est adoptée, approche qui cherche à prendre en compte et intégrer la problématique de l’éthique dès la conception des scénarios de démonstrations. Un post-doctorant a été notamment recruté pour travailler sur l’impact et la valeur éthique des technologies d’IA déployées dans le cadre manufacturier. Un autre exemple est l’utilisation de graphes de données sémantiques pour garantir un processus décisionnel explicable et transparent.

Enfin, l’accessibilité des résultats de recherche sera garantie, par exemple par la publication en open access. De plus, la majorité des algorithmes développés par les partenaires académiques du projet seront publics, comme prôné par la Commission Européenne.

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Fort de ses partenariats industriels avec de grandes entreprises, le consortium s’appuiera sur plusieurs sites d’expérimentation, afin de valider et généraliser les problématiques des opérateurs en situation de travail pour en faire des questions de recherche. Nos chercheurs déploieront leurs algorithmes dans trois sites pilotes du projet : en Lorraine, dans l’usine de pneumatiques Continental, en Belgique et en Allemagne, dans deux usines de l’entreprise de chimie INEOS. Le site Continental, basé à Sarreguemines, fournira un appui fort au projet grâce à ses nombreuses technologies de pointe et à son environnement industriel entièrement connecté à l’internet des objets : robots autonomes et collaboratifs, réalité augmentée, IoT, réseaux LoraWAN…
Avant leurs tests sur les sites pilotes, les algorithmes seront développés en exploitant les ressources d’infrastructure de traitement à hautes performances comme le GRID5000 du Loria ou encore la plate-forme EXPLOR de l’Université de Lorrain et seront validés sur des plates-formes expérimentales, comme par exemple, en Lorraine sur une plate-forme manufacturière de l’AIPL/SMART.

Ce projet ambitieux et innovant a démarré officiellement le 1er novembre 2020 pour 3 ans. Il s’appuie sur une forte synergie de deux laboratoires de l’Université de Lorraine, le CRAN et le Loria, partenaires de longue date sur des projets en robotique ou en cybersécurité/sûreté.

Les personnes clés, côté CRAN :

- Benoît Iung/Alexandre Voisin : coordination du projet (managériale, scientifique)
- Phuc Do, Eric Levrat : Technologies de maintenance prédictive

Et du côté Loria :

- Christophe Cerisara : Deep-Learning
- Karën Fort : éthique de l’IA.
- Deux doctorants (Van Thai Nguyen, Alaaeddine Chaoub) et un post-doctorant (Marc Anderson) viennent renforcer ces équipes.

La Cellule Europe de l’Université de Lorraine fournit quant à elle un appui sur le suivi du projet par l’intermédiaire de Sylvain Fass complété par un appui fourni par les deux laboratoires : Monique Bilon, Priscillia Seiler, Vincent Tisserat du côté CRAN, Annick Jacquot et Jennifer Masoni du côté Loria. 
Au-delà de ces 2 laboratoires et pour l’Université de Lorraine, le projet suit aussi une véritable dynamique pour l’industrie du futur, dans la logique de l’adhésion de l’Université de Lorraine à deux associations Européennes d’envergure : l’EFFRA et A.SPIRE. Plus d’infos : http://factuel.univ-lorraine.fr/node/14817

Le projet AI-PROFICIENT a été obtenu dans le cadre de l’appel à projets européens H2020 « ICT – Artificial Intelligence for Manufacturing). Il fait partie des 8 projets retenus sur un total de 73.

Consortium :

- Université de Lorraine
- Continental France SNC
- Fundacion Tekniker, Espagne
- Ineos Services Belgium
- Tenforce bvba, Belgique
- Teknologian tutkimuskeskus vtt oy, Finlande
- Inos hellas ae efarmoges pliroforikis automatismou rombo, Grèce
- Ibermatica sa, Espagne
- Institut Mihajlo Pupin, Serbie
- Athens technology center anonymi biomichaniki emporiki kai techniki etaireia efarmogon ypsilis technologias, Grèce

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