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Vers le contrôle commande distribué des systèmes de production manufacturiers : approche composant pour la prise en compte de l’architecture de communication dans la modélisation, Towards the distribution control of manufacturing systems : a component-based approach for taking into account the communication architecture in modeling

De
216 pages
Sous la direction de Abdoul Karim Armand Toguyeni, Thomas Bourdeaud'huy
Thèse soutenue le 10 juillet 2009: Ecole Centrale de Lille
Les systèmes de production manufacturiers sont une classe des systèmes à événements discrets. Leur taille nécessite de distribuer le logiciel de contrôle sur une architecture industrielle de plusieurs ordinateurs reliés en réseau. Dans ce contexte, il devient essentiel d'être capable d'évaluer l'impact d'une architecture réseau spécifique sur les services des systèmes manufacturiers en termes de la performance et la qualité. Les performances du réseau sous-jacent peuvent notamment nuire à la productivité du système. Dans la méthodologie traditionnelle proposée dans la littérature, cet aspect n'est pas pris en compte au niveau conception. Cependant, la modélisation de tels systèmes est importante pour vérifier certaines propriétés. Dans cette thèse, nous proposons une approche de modélisation par composants à l’aide des réseaux de Petri haut niveau pour la modélisation de certains protocoles de réseaux afin d'évaluer les systèmes manufacturiers comme étant des systèmes distribués. La sélection des réseaux de Petri est justifiée par leur pouvoir d'expression en ce qui concerne la modélisation des systèmes distribués et concurrents. L’approche par composants permet de diminuer la complexité de la modélisation et encourage la généricité, la modularité et la réutilisabilité des composants prêt-à-utiliser. Cela permet de construire facilement de nouveaux modèles et de réduire les coûts de développement de systèmes. En outre, cela peut aider à une meilleure gestion des services et des protocoles et à changer facilement/modifier un élément du système. Notre modélisation permet enfin d'évaluer ces systèmes par le biais de simulations centralisées
-Réseaux de communication
-Systèmes distribués
-Protocoles
-Systèmes de production manufacturés
-Modélisations par composants
Manufacturing systems belong to the class of distributed discrete event systems. Their size requires distributing the software to control them on architecture of several industrial computers connected by networks. In this context, it becomes crucial to be able to evaluate the impact of a specific architecture on the manufacturing systems services both in terms of performance and quality. The performance of the underlying network can notably affect the productivity of the system. In traditional methodology proposed in literature, this aspect is not taken into account in the design stage. Thus, modeling such systems is important to verify some properties at that stage. In this thesis, we propose a component-based modeling approach with High Level Petri nets based method for modeling some network protocols in order to evaluate the manufacturing systems as being distributed systems. The selection of Petri nets is justified by their expression power with regard to the modeling of distributed and concurrent systems. Component-based approach can decrease modeling complexity and encourages genericity, modularity and reusability of ready-to-use components. This allows building new models easily and reducing the systems development cost. Moreover, this can help in better managing services and protocols and to easily change/modify a system element. Finally, this modeling enables us to evaluate discrete event systems by means of centralized simulations
-Communication networks
-Distributed systems
-Protocols
-Manufacturing systems
-High-level Petri nets
-Modélisations par composants
Source: http://www.theses.fr/2009ECLI0012/document
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N° d’ordre : 102

ÉCOLE CENTRALE DE LILLE

Thèse

Présentée en vue d'obtenir le grade de

DOCTEUR

En
Spécialité : Automatique et Informatique Industrielle

Par
Aladdin MASRI

Doctorat délivré par l’Ecole Centrale de Lille

Vers le Contrôle Commande Distribué des Systèmes de Production
Manufacturiers: Approche Composant pour la prise en compte de
l’Architecture de Communication dans la Modélisation
Soutenue le 10 Juillet 2009 devant le jury d'examen:
Président : Jean-Pierre BOUREY, Professeur à l'École Centrale de Lille
Rapporteur : Moncef TAGINA, Professeur à l’Université de Manouba, Tunisie Pascal BERRUET, Professeur à l’IUT de Lorient
Membre : Pavol BARGER, Maître de Conférences à l’Université de Technologie de
Compiègne
Directeur de thèse : Armand TOGUYENI, Professeur à l'École Centrale de Lille
Co-directeur de thèse : Thomas BOURDEAUD'HUY, Maître de Conférences à l'École
Centrale de Lille

Thèse préparée au sein du Laboratoire LAGIS
École Doctorale SPI 072
tel-00578841, version 1 - 22 Mar 2011
tel-00578841, version 1 - 22 Mar 2011Order No: 102

ÉCOLE CENTRALE DE LILLE

PhD Thesis

Presented to obtain the degree of

Doctor of Philosophy

In
Speciality: Automation Control and Computer Engineering

By
Aladdin Masri

PhD degree delivered by École Centrale de Lille

Towards the Distributed Control of Manufacturing Systems:
A Component-Based Approach for taking into account the
Communication Architecture in Modeling
Defended on 10 July 2009 in presence of the Board of Examiners:
President: Jean-Pierre Bourey, Professor at École Centrale de Lille
Reviewer: Moncef Tagina, Professor at University of Manouba, Tunisia Pascal Berruet, Professor at IUT of Lorient
Examiner: Pavol Barger, Assistant Professor at University of Technology of
Compiègne
Thesis Supervisor: Armand Toguyeni, Professor at École Centrale de Lille
Co-supervisor: Thomas Bourdeaud'huy, Assistant Professor at École Centrale de Lille

PhD Thesis prepared in the LAGIS Laboratory
Science for engineers Doctoral School SPI 072

tel-00578841, version 1 - 22 Mar 2011
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To the memorial of my parents,
To my Family,
To my wife and my two little daughters Hala and Dana

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ﻪﱠُ ﻠﻟاَ و ٍتﺎَ ﺟَ رَ د َﻢ ﻠ ِﻌ ﻟ ا اﻮُ ﺗ وُ أ َﻦ ﻳ ِﺬ ﻟﱠ ا َو ْﻢ ﻜُ ﻨ ﻣِ اﻮُ ﻨَ ﻣ ﺁ َﻦ ﻳ ِﺬ ﻟﱠ ا ُﻪ ﱠﻠ ﻟ ا ِﻊ َﻓ ﺮ َﻳ "
[11: ﺔﻟدﺎﺠﻤﻟا] "ٌﺮ ﻴ ﺒ ﺧ َن ﻮ ﻠُ َﻤ ﻌ َﺗ ﺎَ ﻤِ ﺑ
“God raises those among you who believe and those who acquire
knowledge to higher ranks. God is fully Cognizant of everything
you do”. [Al-Mujadila:11], The Holy Quran
« Allah élèvera en degrés ceux d'entre vous qui auront cru et ceux
qui auront reçu le savoir. Allah est parfaitement Connaisseur de ce
que vous faites ». [Al-Mujadila:11], Le Saint Coran



iii

ۚ
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ْ َ ِ
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Acknowledgment

First of all, I would like to thank Prof. Armand Toguyeni and Dr. Thomas Bourdeaud'huy
with whom I had the opportunity and pleasure to work during these three years. I also
thank them for their encouragement and rigorous advices at scientific and personal levels
which have resulted in the production of this work.
I present my sincere thanks to Prof. Jean-Pierre Bourey who did me the honor of chairing
the board of examiners.
Then, I wish to express my deep gratitude to Professor Moncef Tagina and Professor
Pascal Berruet for the interest they have shown to my work by agreeing to be the
reporters of this thesis.
I also wish to thank Dr Pavol Barger for agreeing to review this thesis and be part of the
board of examiners.
I express my sincere thanks to my colleagues and all the members of Ecole Contrale de
Lille and the OSSc team for their friendly humour and availability.
I want to express my thanks to my family, particularly my wife and my two little
daughters Hala and Dana, who have always supported and encouraged me. Without them
I would not be able to accomplish this work.
Finally, I would like to say that without the Grace of Allah, I would never arrive here.
So, thanks to Allah first.

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