Sujet de Postdoc
Titre :
Jumeau Numérique et 5G pour la supervision et le contrôle de processus industriel
Dates :
2024/09/01 - 2025/08/30
Encadrant(s) :
Description :
Ce travail de recherche post doctoral sera réalisé dans le cadre d'un projet ministériel franco-allemand de 3 ans visant à accompagner le
développement de solutions innovantes pour les réseaux privés 5G dans l'industrie.
L'objectif politique commun de la France et de l'Allemagne est de favoriser la souveraineté européenne dans les réseaux privés 5G afin d'augmenter
la productivité et de contribuer à la mise en oeuvre et à l'utilisation de solutions flexibles et durables dans l'industrie. Les partenaires du projet sont le
CRAN, une grande compagnie ferroviaire française, une grande société de télécommunications et un centre de recherche allemand.
La transformation numérique de l'industrie peut s'appuyer sur les jumeaux numériques pour améliorer les coûts de production grâce à des processus
de supervision et de contrôle qualité optimisés. Les centres techniques de l'industrie ferroviaire sont véritablement représentatifs dans la mesure où ils
supervisent à la fois la maintenance standard et le renouvellement complet des trains pendant leur demi-vie. Ils sont donc soumis à d'énormes
contraintes en termes de rythme de livraison, de contrôle qualité, de contrôle des coûts et d'évaluation des risques.
Dans ce contexte, l'exploitation des jumeaux numériques dépend spécifiquement de trois caractéristiques : (1) la connectivité réseau des actifs
physiques du processus avec une haute qualité d'expérience (QoE) sans perte de connectivité, notamment en mobilité (c'est-à-dire lors des
déplacements des opérateurs). ou terminaux M2M), (2) amélioration de la visibilité et de la contrôlabilité des actifs au niveau de l'atelier en temps
quasi réel grâce à un réseau 5G haute performance et (3) géolocalisation au moyen d'une surveillance précise de la position des actifs intérieurs et
extérieurs. La combinaison de ces trois caractéristiques est une condition pour la supervision et l'automatisation des processus de production menés à
l'échelle des installations de maintenance et de production, ainsi que pour la gestion des risques lorsque sont envisagées des tâches impliquant le
déplacement d'outils et de pièces de train.
La technologie émergente du réseau 5G sera prise en compte et exploitée dans le projet visant à étudier et démontrer l'opportunité d'utiliser une
technologie de télécommunications unique pour répondre à tous les besoins industriels des cas d'utilisation des entreprises ferroviaires françaises
avec un meilleur niveau de satisfaction. L'objectif du projet est de définir des scénarios optimisés pour l'application en réseau 5G et de démontrer leur
potentiel pour la supervision, la téléopération et la gestion du contrôle qualité des processus de maintenance des trains et de sécurité des travailleurs,
et d'analyser l'extension potentielle à tout contexte industriel.
L'un des objectifs du projet est de transformer les actifs physiques pertinents de la SNCF (déménageurs de wagons, pièces de rechange, outils, ...) qui
font partie du processus industriel dans un centre technique en appareils connectés intelligents compatibles 5G, avec des services de haut niveau, une
haute visibilité et réactivité partout dans le processus et sous contrainte de faible consommation d'énergie, modèles de traitement de données
embarqués et capacités de fusion de capteurs. Le compagnon intelligent 5G collé à un dispositif physique connecté est destiné à répondre aux attentes
de l'entreprise ferroviaire en matière de supervision des actifs et de gestion de la qualité des opérations réalisées sur les lignes industrielles du
technicentre ferroviaire. Parallèlement, l'approche d'une 5G
Asset Companion abordera certains des principaux problèmes des processus actuels de maintenance des trains au moyen de la servitisation, de la
surveillance, du traçage et du suivi des produits.
Les travaux de recherche postdoctoraux seront menés principalement au laboratoire du CRAN et pour des réunions et tests de mise en oeuvre au
technicentre de la SNCF. Une première architecture de jumeau numérique a été développée au cours d'une étape de travail précédente du projet, basée
sur un modèle de graphe de connaissances et une architecture de réseau 5G-IP. Les travaux de R&D porteront principalement sur le développement et
l'amélioration de l'architecture du jumeau numérique basée sur la gestion des données et des services du compagnon 5G associés aux actifs physiques
en répondant à ces objectifs :
i) Préciser les services avancés pour les applications 5G SNCF et les méthodes d'IA les plus significatives pour optimiser le système et
détecter/récupérer les dysfonctionnements
ii) Développer une architecture Digital Twin basée sur les données collectées à partir des dispositifs IoT autonomes 5G associés aux actifs industriels
de la SNCF.
iii) Mettre en oeuvre et valider les travaux de recherche au technicentre de l'entreprise ferroviaire
iv) Produire une publication scientifique liée au sujet de recherche
Le chercheur sera amené à se rendre en France et en Allemagne pour des réunions de recherche avec des partenaires, ainsi qu'à étudier et mettre en
oeuvre la solution au sein du technicentre de l'entreprise ferroviaire française.
L'étudiant post-doctorant rejoindra une équipe de chercheurs académiques et d'ingénieurs industriels et devra avoir de bonnes connaissances et
expériences en système SoC, programmation C ou Python, réseaux, architectures de systèmes cyber-physiques.
développement de solutions innovantes pour les réseaux privés 5G dans l'industrie.
L'objectif politique commun de la France et de l'Allemagne est de favoriser la souveraineté européenne dans les réseaux privés 5G afin d'augmenter
la productivité et de contribuer à la mise en oeuvre et à l'utilisation de solutions flexibles et durables dans l'industrie. Les partenaires du projet sont le
CRAN, une grande compagnie ferroviaire française, une grande société de télécommunications et un centre de recherche allemand.
La transformation numérique de l'industrie peut s'appuyer sur les jumeaux numériques pour améliorer les coûts de production grâce à des processus
de supervision et de contrôle qualité optimisés. Les centres techniques de l'industrie ferroviaire sont véritablement représentatifs dans la mesure où ils
supervisent à la fois la maintenance standard et le renouvellement complet des trains pendant leur demi-vie. Ils sont donc soumis à d'énormes
contraintes en termes de rythme de livraison, de contrôle qualité, de contrôle des coûts et d'évaluation des risques.
Dans ce contexte, l'exploitation des jumeaux numériques dépend spécifiquement de trois caractéristiques : (1) la connectivité réseau des actifs
physiques du processus avec une haute qualité d'expérience (QoE) sans perte de connectivité, notamment en mobilité (c'est-à-dire lors des
déplacements des opérateurs). ou terminaux M2M), (2) amélioration de la visibilité et de la contrôlabilité des actifs au niveau de l'atelier en temps
quasi réel grâce à un réseau 5G haute performance et (3) géolocalisation au moyen d'une surveillance précise de la position des actifs intérieurs et
extérieurs. La combinaison de ces trois caractéristiques est une condition pour la supervision et l'automatisation des processus de production menés à
l'échelle des installations de maintenance et de production, ainsi que pour la gestion des risques lorsque sont envisagées des tâches impliquant le
déplacement d'outils et de pièces de train.
La technologie émergente du réseau 5G sera prise en compte et exploitée dans le projet visant à étudier et démontrer l'opportunité d'utiliser une
technologie de télécommunications unique pour répondre à tous les besoins industriels des cas d'utilisation des entreprises ferroviaires françaises
avec un meilleur niveau de satisfaction. L'objectif du projet est de définir des scénarios optimisés pour l'application en réseau 5G et de démontrer leur
potentiel pour la supervision, la téléopération et la gestion du contrôle qualité des processus de maintenance des trains et de sécurité des travailleurs,
et d'analyser l'extension potentielle à tout contexte industriel.
L'un des objectifs du projet est de transformer les actifs physiques pertinents de la SNCF (déménageurs de wagons, pièces de rechange, outils, ...) qui
font partie du processus industriel dans un centre technique en appareils connectés intelligents compatibles 5G, avec des services de haut niveau, une
haute visibilité et réactivité partout dans le processus et sous contrainte de faible consommation d'énergie, modèles de traitement de données
embarqués et capacités de fusion de capteurs. Le compagnon intelligent 5G collé à un dispositif physique connecté est destiné à répondre aux attentes
de l'entreprise ferroviaire en matière de supervision des actifs et de gestion de la qualité des opérations réalisées sur les lignes industrielles du
technicentre ferroviaire. Parallèlement, l'approche d'une 5G
Asset Companion abordera certains des principaux problèmes des processus actuels de maintenance des trains au moyen de la servitisation, de la
surveillance, du traçage et du suivi des produits.
Les travaux de recherche postdoctoraux seront menés principalement au laboratoire du CRAN et pour des réunions et tests de mise en oeuvre au
technicentre de la SNCF. Une première architecture de jumeau numérique a été développée au cours d'une étape de travail précédente du projet, basée
sur un modèle de graphe de connaissances et une architecture de réseau 5G-IP. Les travaux de R&D porteront principalement sur le développement et
l'amélioration de l'architecture du jumeau numérique basée sur la gestion des données et des services du compagnon 5G associés aux actifs physiques
en répondant à ces objectifs :
i) Préciser les services avancés pour les applications 5G SNCF et les méthodes d'IA les plus significatives pour optimiser le système et
détecter/récupérer les dysfonctionnements
ii) Développer une architecture Digital Twin basée sur les données collectées à partir des dispositifs IoT autonomes 5G associés aux actifs industriels
de la SNCF.
iii) Mettre en oeuvre et valider les travaux de recherche au technicentre de l'entreprise ferroviaire
iv) Produire une publication scientifique liée au sujet de recherche
Le chercheur sera amené à se rendre en France et en Allemagne pour des réunions de recherche avec des partenaires, ainsi qu'à étudier et mettre en
oeuvre la solution au sein du technicentre de l'entreprise ferroviaire française.
L'étudiant post-doctorant rejoindra une équipe de chercheurs académiques et d'ingénieurs industriels et devra avoir de bonnes connaissances et
expériences en système SoC, programmation C ou Python, réseaux, architectures de systèmes cyber-physiques.
Mots clés :
Jumeau Numérique, 5G, Edge IA, Industrial Internet of Things,
Conditions :
DUrée: Septembre 2024- Septembre 2025 (can be extended by 6 months)
LIEU DE TRAVAIL : CRAN - Faculté des Sciences et technologies, Vandoeuvre-lès-Nancy, 54500
https://maps.app.goo.gl/cN7nLhCHpq7n54x48
PROFIL ATTENDU : Modélisation des systèmes, Jumeau numérique, Génie industriel, Compétence intégration informatique javascript
, réseau IP
LIEU DE TRAVAIL : CRAN - Faculté des Sciences et technologies, Vandoeuvre-lès-Nancy, 54500
https://maps.app.goo.gl/cN7nLhCHpq7n54x48
PROFIL ATTENDU : Modélisation des systèmes, Jumeau numérique, Génie industriel, Compétence intégration informatique javascript
, réseau IP
Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
Financement :
Financement BPI France
Publications :