N° d’ordre 95 ISAL0106 année 1995 THESE présentée Devant L’INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON pour obtenir LE GRADE DE DOCTEUR FORMATION DOCTORALE : Ingénierie Informatique par Guillaume BESLON (ingénieur INSA) CONTROLE SENSORI-MOTEUR PAR RESEAUX NEUROMIMETIQUES MODULAIRES - APPROCHE POUR LE PILOTAGE REACTIF EN ATELIER FLEXIBLE - Soutenue le 30 / 11 / 1995 devant la Commission d’Examen Jury : - Melle. Frédérique Biennier - Mr. Jacques Brémont (Rapporteur) - Mr. Philippe Coiffet (Rapporteur) - Mr. Michel Cosnard - Mr. Joël Favrel - Mr. Jacques Ferber (Rapporteur) - Mr. Alain Jutard - Mr. Christian Jutten - Mr. Yves Martinez2 SEPTEMBRE 1995 INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON Directeur : J. ROCHAT Professeurs : S. AUDISIO PHYSICOCHIMIE INDUSTRIELLE 1J.C. BABOUX GEMPPM J. BAHUAUD MECANIQUE DES SOLIDES B. BALLAND PHYSIQUE DE LA MATIERE D. BARBIER G. BAYADA EQUIPE MOD. MATH. CALC. SC. C. BERGER (Mlle) CETHIL/EQ. PHYSIQUE INDUST. M. BETEMPS AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE 2J.M. BLANCHARD LCPAE C. BOISSON VIBRATION ACOUSTIQUES M. BOIVIN MECANIQUE DES SOLIDES H. BOTTA EQUIPE DEVELOPPEMENT URBAIN 3G. BOULAYE L.I.S.I. J. BRAUG CETHIL/EQ. EQUIPEMENT DE L’HABITAT M. BRUNET J.C. BUREAU THERMOCHIMIE MINERALE 4J.P. CHANTE CPA B. CHOCAT METHODES 2B. CLAUDEL LCPAE M. COUSIN BETONS ET STRUCTURES L. CRONENBERGER CHIMIE BIOLOGIQUE M. DIOT THERMOCHIMIE MINERALE A. DOUTHEAU CHIMIE ORGANIQUE J.C. DUPUY PHYSIQUE DE LA MATIERE H. EMPTOZ RECONNAISSANCE DE FORMES ET ...
N° d’ordre 95 ISAL0106 année 1995
THESE
présentée
Devant L’INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON
pour obtenir
LE GRADE DE DOCTEUR
FORMATION DOCTORALE : Ingénierie Informatique
par
Guillaume BESLON
(ingénieur INSA)
CONTROLE SENSORI-MOTEUR PAR RESEAUX
NEUROMIMETIQUES MODULAIRES
- APPROCHE POUR LE PILOTAGE REACTIF EN ATELIER FLEXIBLE -
Soutenue le 30 / 11 / 1995 devant la Commission d’Examen
Jury : - Melle. Frédérique Biennier
- Mr. Jacques Brémont (Rapporteur)
- Mr. Philippe Coiffet (Rapporteur)
- Mr. Michel Cosnard
- Mr. Joël Favrel
- Mr. Jacques Ferber (Rapporteur)
- Mr. Alain Jutard
- Mr. Christian Jutten
- Mr. Yves Martinez2
SEPTEMBRE 1995
INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON
Directeur : J. ROCHAT
Professeurs :
S. AUDISIO PHYSICOCHIMIE INDUSTRIELLE
1J.C. BABOUX GEMPPM
J. BAHUAUD MECANIQUE DES SOLIDES
B. BALLAND PHYSIQUE DE LA MATIERE
D. BARBIER
G. BAYADA EQUIPE MOD. MATH. CALC. SC.
C. BERGER (Mlle) CETHIL/EQ. PHYSIQUE INDUST.
M. BETEMPS AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE
2J.M. BLANCHARD LCPAE
C. BOISSON VIBRATION ACOUSTIQUES
M. BOIVIN MECANIQUE DES SOLIDES
H. BOTTA EQUIPE DEVELOPPEMENT URBAIN
3G. BOULAYE L.I.S.I.
J. BRAUG CETHIL/EQ. EQUIPEMENT DE L’HABITAT
M. BRUNET
J.C. BUREAU THERMOCHIMIE MINERALE
4J.P. CHANTE CPA
B. CHOCAT METHODES
2B. CLAUDEL LCPAE
M. COUSIN BETONS ET STRUCTURES
L. CRONENBERGER CHIMIE BIOLOGIQUE
M. DIOT THERMOCHIMIE MINERALE
A. DOUTHEAU CHIMIE ORGANIQUE
J.C. DUPUY PHYSIQUE DE LA MATIERE
H. EMPTOZ RECONNAISSANCE DE FORMES ET VISION
1C. ESNOUF GEMPPM
1G. FANTOZZI
5J. FAUCHON C.A.S.M.
6J. FAVREL PRISMa
G. FERRARIS-BESSO MECANIQUE DES STRUCTURES
Y. FETIVEAU GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE
L. FLAMAND MECANIQUE DES CONTACTS
1P. FLEISCHMANN GEMPPM
1 Groupe d’Etude Métallurgie Physique et Physique des Matériaux
2 Laboratoire de Chimie Physique Appliquée et Environnement
3 Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes d’Information
4 Composants de Puissance et Applications
5 Conception et Analyse des Systèmes Mécaniques
6 Equipe de Productique et Informatique des Systèmes Manufacturiers3
2A. FLORY L.I.S.I.
1R. FOUGERES GEMPPM
3L. FRECON D.E.L.I.A.
R. GAUTHIER PHYSIQUE DE LA MATIERE
M. GERY CETHIL/EQ. EQUIPEMENT DE L’HABITAT
4G. GIMENEZ CREATIS
1P. GOBIN GEMPPM
P. GONNARD GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE
4R. GOUTTE CREATIS
G. GRANGE
1.G. GUENIN GEMPPM
G. GUILLOT PHYSIQUE DE LA MATIERE
5A. GUINET PRISMa
3C. GUITTARD D.E.L.I.A.
J.L. GUYADER VIBRATIONS-ACOUSTIQUES
J.P. GUYOMAR
J.M. JOLION RECONNAISSANCE DE FORMES ET VISION
J. JOUBERT GENIE MECANIQUE
J.F. JULLIEN BETONS ET STRUCTURES
A. JUTARD AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE
R. KASTNER GEOTECHNIQUE
H. KLEIMANN GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE
2J. KOULOUMDJIAN L.I.S.I.
M. LAGARDE CHIMIE BIOLOGIQUE
M. LALANNE MECANIQUE DES STRUCTURES
A. LALLEMAND CETHIL/EQ. ENERGETIQUE ET THERMIQUE
M. LALLEMAND (Mme)
P. LAREAL GEOTECHNIQUE
A. LAUGIER PHYSIQUE DE LA MATIERE
Ch. LAUGIER PHYSIOLOGIE ET PHARMACODYNAMIE
6P. LEJEUNE G.M.M.O.
C. LESUEUR VIBRATIONS-ACOUSTIQUES
A. LUBRECHT MECANIQUE DES CONTACTS
7Y. MARTINEZ L3i
H. MAZILLE PHYSICOCHIMIE INDUSTRIELLE
1P. MERLE GEMPPM
1J. MERLIN
J.P. MILLET
1 Groupe d’Etude Métallurgie Physique et Physique des Matériaux
2 Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes d’Information
3 Développement et Langages Informatiques Avancés
4 Centre de Recherche et d’Application en Traitement d’Image et du Signal
5 Equipe de Productique et Informatique des Systèmes Manufacturiers
6 Génétique Moléculaire des Micro-Organismes
7 Laboratoire Ingéniérie Informatique Industrielle4
M. MIRAMOND METHODES
N. MONGEREAU GEOTECHNIQUE
R. MOREL MECANIQUE DES FLUIDES
P. NARDON BIOLOGIE APPLIQUEE
1A. NAVARRO LCPAE
1M. OTTERBEIN
J.P. PASCAULT MATERIAUX MACROMOLECULAIRES
J. PERA MATERIAUX MINERAUX
G. PERACHON THERMOCHIMIE MINERALE
2M. PERDRIX CREATIS
3J. PEREZ GEMPPM
P. PINARD PHYSIQUE DE LA MATIERE
4J.M. PINON L.I.S.I.
5D. PLAY C.A.S.M.
J. POUSIN EQUIPE MOD. MATH. CALC. SC.
6P. PREVOT GRACIMP
2R. PROST CREATIS
M. RAYNAUD CETHIL/EQUIPE GMC
J.M. REYNOUARD BETONS ET STRUCTURES
1J. ROBERT-BAUDOUY (Mme) LCPAE
3D. ROUBY GEMPPM
4P. RUBEL L.I.S.I.
J.F. SACUDURA CETHIL/EQUIPE GMC
H. SAUTEREAU MATERIAUX MACROMOLECULAIRES
S. SCARVADA AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE
D. THOMASSET
M. TROCCAZ GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE
2R. UNTERREINER CREATIS
1J. VERON LCPAE
3A. VINCENT GEMPPM
3G. VIGIER
P. VUILLERMOZ PHYSIQUE DE LA MATIERE
1 Laboratoire de Chimie Physique Appliquée et Environnement
2 Centre de Recherche et d’Application en Traitement d’Image et du Signal
3 Groupe d’Etude Métallurgie Physique et Physique des Matériaux
4 Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes d’Information
5 Conception et Analyse des Systèmes Mécaniques
6 Groupe de Recherche en Apprentissage, Coopération et Interfaces Multimodales5
Directeurs de recherche C.N.R.S. :
Y. BERTHIER MECANIQUE DES CONTACTS
P. CLAUDY THERMOCHIMIE MINERALE
1M. MURAT GEMPPM
A. NOUAILHAT PHYSIQUE DE LA MATIERE
2M.A. MANDRAND (Mme) G.M.M.O.
Directeurs de recherche I.N.R.A. :
G. BONNOT BIOLOGIE
S. GRENIER
Y. MENEZO BIOLOGIE
Directeurs de recherche I.N.S.E.R.M. :
A.F. PRIGENT (Mme) CHIMIE BIOLOGIQUE
N. SARDA (Mme)
1 Groupe d’Etude Métallurgie Physique et Physique des Matériaux
2 Génétique Moléculaire des Micro-Organismes6
Mes remerciements vont, en tout premier lieu, à Mademoiselle Frédérique BIENNIER
qui a dirigé ces recherches et qui a su être encourageante dans les moments difficiles et
exigeante lorsque les circonstances le demandaient. Ce travail lui doit beaucoup et je lui en
témoigne ici toute ma gratitude.
Je tiens à remercier aussi Monsieur Joël FAVREL et l’ensemble de l’équipe PRISMa
pour m’avoir chaleureusement accueilli parmi eux, avec une attention plus particulière pour
Anne LEGAIT dont la gentillesse et la serviabilité n’auront pas décru tout au long de ces trois
années. J’adresse aussi tous mes remerciements à Monsieur Yves MARTINEZ, directeur du
département informatique de l’INSA de Lyon qui a accepté de participer au jury, ainsi qu’à
Monsieur Patrick PREVOT, directeur de la formation doctorale « Ingénierie Informatique ».
Les quatre rapporteurs, Messieurs Jacques BREMONT, Professeur à l’Université
Henri Poincaré/nancy I, Philippe COIFFET, Directeur de Recherche au CNRS, Jacques
FERBER, Professeur à l’Université Pierre et Marie Curie/Paris VI et Alain JUTARD,
Professeur à l’INSA de Lyon, ont largement contribué, par leurs remarques respectives, à
l’amélioration de ce mémoire. Qu’ils en soient ici chaleureusement remerciés ainsi que pour
leur participation au jury.
Mes remerciements vont aussi à Messieurs Michel COSNARD, Professeur à l’Ecole
Normale Supérieure de Lyon et Christian JUTTEN, Professeur à l’Université Joseph Fourier
de Grenoble, membres du jury, dont j’ai apprécié l’intérêt pour ce travail et dont les
remarques m’ont permis de préciser certains points du mémoire.
Enfin, je tiens à exprimer toute ma gratitude à l’ensemble des personnes qui, de près
ou de loin, ont contribué à ce travail, plus particulièrement Géraldine BENAD, Blandine et
Fabrice CETRE et Bertrand BLANQUART qui ont largement contribué à la bonne tenue de
ce mémoire, ainsi que l’ensemble des membres du département informatique de l’INSA de
Lyon et de l’équipe « Perception et RAISonnement dans les Systèmes Industriels et
Humains » du Centre de Recherche en Automatique de Nancy. Sans eux rien n’aurait été
possible.78
Institut National des Sciences Appliquées
de
Lyon
PRoductique et Informatique des Systèmes Manufacturiers
CONTROLE SENSORI-MOTEUR PAR RESEAUX
NEUROMIMETIQUES MODULAIRES
- Approche Pour le Pilotage Réactif en Atelier Flexible -
par
Guillaume BESLON910
CONTROLE SENSORI-MOTEUR PAR RESEAUX
NEUROMIMETIQUES MODULAIRES
- Approche Pour le Pilotage Réactif en Atelier Flexible -
Guillaume BESLON
SOMMAIRE
CHAPITRE I : Introduction_________________________________________________ 22
CHAPITRE II : La Fonction Production : Nouveaux Besoins, Nouveaux Moyens _____ 26
I.1. La fonction production_________________________________________________________29
II.2. Le nouvel environnement de la production _______________________________________30
II.2.1. Standardisation et variété ________________________________________________________30
II.2.2. La réactivité : vers une nouvelle forme de concurrence _________________________________31
II.2.2.1. Délais de mise à disposition/Délais de conception 32
II.2.2.2. Les flux tendus et le Juste à Temps 33
II.2.2.3. L'ingénierie concourante 34
II.2.3. De nouveaux impératifs pour l'appareil de production __________________________________36
II.2.3.1. Flexibilités 36
II.2.3.2. Flexibilité 39
II.2.3.3. Réactivité 40
II.2.3.4. Robustesse 40
II.3. Vers des structures de production flexibles et réactives _____________________________41
II.3.1. L'atelier flexible _______________________________________________________________42
II.3.1.1. Définition 42
II.3.1.2. Constituants 43
II.3.2. Les Architectures de pilotage _____________________________________________________44
II.3.2.1. Les architectures centralisées 44
II.3.2.2. Les architectures hiérarchisées 46
II.3.2.3. Décentraliser pour mieux réagir 47
II.3.3. Des contrôleurs locaux intelligents et adaptatifs_______________________________________52
II.3.3.1. Un environnement plus complexe 52
II.3.3.2. Des contrôleurs flexibles et réactifs 53
II.3.4. De nouvelles techniques au service de la production ___________________________________54
II.3.4.1. Le contrôle sensori-moteur 54
II.3.4.2. Apprentissage et adaptation : le connexionnisme et le Neurocontrôle 55