Sujet de stage
Titre :
Supervision tolérante aux fautes d'un système d'AGVs bdirectionnels dans un contexte de défauts de capteurs.
Dates :
2022/04/01 - 2022/08/31
Encadrant(s) : 
Description :
L'usine 4.0 s'appuie sur la convergence entre l'industrie et le monde du numérique et vise à réaliser de
nouveaux gains en productivité et en compétitivité. La logistique est un élément clé de cette industrie
connectée. En logistique de production, les véhicules autoguidés (AGVs) sont considérés comme les moyens de
transport les plus flexibles notamment dans les systèmes manufacturiers de grande échelle.
Un AGV est un véhicule automatique qui se déplace en suivant des pistes de guidage matérialisées de
différentes manières (opto-guidage, filo-guidage, etc.) Lorsque l'infrastructure de guidage, dite circuit de
guidage, permet le déplacement des AGVs sur une voie dans les deux sens, le système d'AGVs est dit
bidirectionnel. Les systèmes d'AGVs bidirectionnels procurent plusieurs avantages mais sont complexes à
commander à cause des nombreuses situations de blocages qui doivent-être évitées. En effet, lorsque
plusieurs AGVs se déplacent sur un même circuit de guidage, ils risquent d'entrer en conflits en essayant
d'accéder à certaines portions communes à leurs trajets. Il est donc nécessaire de piloter la flotte et de
coordonner les véhicules afin que ceux-ci puissent réaliser leurs missions de transport en évitant de s'inter-
bloquer. Un inter-blocage est une situation indésirable qui cause l'interruption du trafic et des missions de
transport. Ce problème est connu sous le nom de routage sans conflits [1].
Le pilotage de la flotte d'AGVs passe par la division du circuit en zones indépendantes et non partageables et le
contrôle d'accès des véhicules à ces zones en s'assurant que cela ne va pas causer un état indésirable (blocage
imminent ou futur). Ainsi, un tel système peut être vu comme un système à événements discrets (SED)
émettant des événements au fil des déplacements des AGVs sur le circuit. Les méthodes de commande sont
donc de nature discrète [2]. Elles se basent pour la plupart sur une connaissance parfaite de la position des
AGVs sur les zones. En réalité, cette position est connue grâce à l'instrumentation du système (capteurs de
position). Ceux-ci sont en pratique sujets aux défauts. Les événements associés sont par conséquent sujets à la
perte d'observabilité, rendant le superviseur inefficient. Néanmoins, la perte d'observabilité d'un événement
suite à une défaillance capteur n'est pas une fatalité. Il est parfois possible de récupérer cette information
grâce aux autres capteurs en fonctionnement. C'est la propriété de diagnosticabilité [3].
L'objectif de ce master est d'intégrer l'information issue du diagnostic dans une architecture de supervision par
automates (supervision selon Ramadge et Wonham [4]) afin de la rendre plus sûre en présence de défauts de
capteurs (tolérance aux fautes). Pour cela, on utilisera des techniques de diagnostic des SEDs à base
d'automates et des chroniques [5]. Après modélisation de cette architecture par un formalisme SED, on
évaluera son efficacité du point de vue opérationnel et de la sûreté de fonctionnement (fiabilité du système du
point de vue de sa capacité à éviter les blocages).

Positionnement:
Ce projet s'intéresse donc au problème de pilotage sans conflit d'une flotte d'AGVs, avec une prise en compte
des contraintes de sûreté de fonctionnement et de tolérance aux fautes. Contrairement à ce qui est a été
précédemment étudié dans les systèmes d'AGVs, à savoir l'aspect fonctionnel, on va s'intéresser à l'aspect
dysfonctionnel et son impact sur l'efficacité et la fiabilité de la commande du système d'AGVs. Ce type d'étude
n'est pas du tout abordé dans la littérature des AGVs où la commande est basée sur une connaissance certaine
et disponible de certains informations. On va donc s'intéresser aux défaillances liées à l'instrumentation du
système d'AGVs qui permet de localiser les véhicules sur le circuit (capteurs de positions). La commande du
système d'AGVs étant basée sur cette information de localisation (dite événement), sa perte suite à un défaut
capteur serait problématique. En effet, si le superviseur n'observe pas certains événements, il peut autoriser
des séquences d'événements interdites. Il est donc important d'introduire une fonction de diagnostic qui
permettrait, quand cela est possible, de diagnostiquer les événements non observable à partir d'autres
capteurs encore fonctionnels. Cette information sera alors utilisée par le superviseur pour éviter d'atteindre un
état défendu (par ajustement de la commande ou reconfiguration si inévitable). La supervision deviendrait
ainsi plus sûre et tolérante aux défauts.
Le sujet de Master s'inscrit donc le cadre de l'analyse, commande et diagnostic des SEDs appliqués au système
de transport par AGVs.


Travail demandé :
1 - Etude bibliographique sur la supervision et diagnostic SED et le pilotage des AGVs.
2 - Modélisation de l'architecture de supervision tolérante aux fautes par un formalisme SED intégrant le
temps.
3 - Évaluation des performances opérationnelles et fiabilistes.

Quelques références bibliographiques :
[1] Maza, S., & P. Castagna. 2007. "On the use of automated guided vehicles in flexible manufacturing
systems". 4th IFAC International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics, 9-12 May,
France.
[2] Maza, S. 2019. "Conflict-free fault-tolerant supervisory control of bi-directional AGV systems". 13th
International Conference CIGI QUALITA, Montreal, Canada, 25-28 June.
[3] Maza, S., & P. Marange. 2021. Supervision d'un système de transport par AGVs bidirectionnels dans un
contexte de défauts de capteurs. 12ème Conférence sur la Modélisation des Systèmes Réactifs (MSR'21), Paris.
[4] Lafortune, S., & C.G. Cassandras. 2008. « Introduction to Discrete Event Systems », Livre Springer Verlag.
[5] M. Danancher. 2011. "A comparative study of three model-based FDI approaches for discrete event
systems", International Workshop on Dependable Control of Discrete Systems, Germany.
Mots clés :
AGV, système à événement discret, supervision, diagnostic, simulation, tolérance aux fautes
Département(s) : 
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques