ModÃ©lisation du processus de pilotage d'un atelier - Les thÃ¨ses en ...

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Partie III : Simulation en ligne couplée à l’exécution l’ordonnancement ». La simulation en ligne à événements discrets est donc l'un des outils pouvant être utilisé pour aider à la prise de décision en temps réel dans un atelier manufacturier. Dans une simulation en ligne à événements discrets, les données courantes du système physique réel sont utilisées pour initialiser le modèle de simulation. Des simulations en ligne à événements discrets peuvent être effectuées pendant que l’atelier est en fonctionnement. Une nouvelle décision peut être prise d'après les résultats des simulations avant d’être directement transmise au système d'exécution réel [Davis, 1998]. Dans un autre domaine, celui des bâtiments publics, la simulation en ligne est un outil qui peut être particulièrement utile pour améliorer les aspects de la sécurité et de la planification à court terme dans les phases d'organisation et de fonctionnement [Hanisch et al., 2003]. Le terme de simulation en mode Look-ahead est proposé par [Peters et Smith, 1998] et [Ramakrishnan et al., 2002]. Une simulation Look-Ahead est lancée en temps réel et connectée au système de production pour connaître le fonctionnement du système à chaque instant. La simulation Look-Ahead est un outil prometteur pour prévoir les délais d'exécution et les délais de livraison. Dans le domaine de l’électronique, on trouve le concept de simulation de type Hardware In the Loop ou HILS proposé par [Hanselmann, 1993] pour développer et simuler des systèmes de contrôle destinés à être connectés à des équipements physiques réels. Ce mode de simulation est uniquement utilisé en temps réel. Ce qui particularise ce concept est l’utilisation de vrais composants dans la boucle de pilotage, associés à des composants simulés. Les raisons qui motivent l’utilisation d’un simulateur HILS lors d’essais sur les systèmes de commande sont : soit le processus asservi n’est pas disponible, soit les coûts engendrés par sa construction sont très élevés, soit les essais comportent des risques importants pour la sûreté globale de l’opération, soit la nature du processus ne permet pas des tests déterministes dans son environnement naturel. Les simulateurs HILS intègrent un calculateur au sein d’un environnement simulé. Cet environnement inclut une partie des composants du système physique comme par exemple les générateurs de valeurs de consigne, les capteurs, les actionneurs, ainsi que les composants servant à effectuer les diagnostics. Certains composants physiques (hardware) peuvent être utilisés et intégrés à la boucle (in the loop), d’où le nom donné à cette simulation. Figure III.1: principe d'utilisation de la simulation de type Hardware In the Loop d'après [Munteanu et al., 2006] 80
Partie III : Simulation en ligne couplée à l’exécution La Figure III.1 illustre le principe d’un tel simulateur. Les applications sont nombreuses et de natures très différentes mais le fondement technologique des simulateurs Hardware In the Loop sont plus développés que leur conceptualisation. Par exemple, [Hanselmann, 1996] et [Kiffmeier, 1996] rapportent une application HILS dans l’industrie automobile et [Munteanu et al., 2006] rapporte une application dans le domaine des systèmes de conversion d’énergie éolienne. Le terme émulation est aussi utilisé au sens de simulation et d'imitation, en particulier dans les domaines de l'informatique et de l'électronique. Plus précisément, ce terme décrit un principe général consistant à remplacer un système par un autre sans changement du fonctionnement d'un point de vue externe. Un émulateur est utilisé pour faciliter la correction d'un système et pour remplacer un système périmé ou inutilisable par un nouveau système. Il est donc possible de faire fonctionner l’émulateur comme un nouveau système, de la même manière que le système simulé [LeBaron et Hendrickson, 2000], [Brennan, 2000]. Par exemple, dans le domaine de l’électronique, un émulateur est un ensemble électronique conçu pour pouvoir remplacer physiquement le microprocesseur ou d'autres systèmes électroniques. L’émulateur est interfacé avec un ordinateur de développement pour permettre à l'ingénieur de piloter et d'observer le fonctionnement du microprocesseur émulé. Le terme émulation en temps réel est aussi utilisé quand l’émulateur respecte les contraintes temporelles comme le temps de réponse, le cycle d’écriture, etc. [Davis, 1998], [McGregor, 2002]. Comme nous n’avons pas trouvé de comparaison précise dans la littérature, nous proposons dans le Tableau III.1 une synthèse des différences significatives entre émulation et simulation. Simulation Emulation 1. Vitesse d’exécution Grande vitesse En temps réel 2. Évolution du modèle Dépend de la vitesse du processeur de l’ordinateur Synchronisé avec l’horloge 3. Objectif Tester différentes solutions Tester le système de contrôle Assurer la réaction du système de contrôle 4.Visualisation des informations d’état Une seule image du système Chaque sous-système a sa propre image 5. Décision 6. Répétabilité 7. Robustesse Décision instantanée dans la simulation Nécessaire (pour recréer, comprendre des événements et corriger le modèle) Pas nécessaire Car tous les événements qui influencent l’exécution sont contenus dans le modèle Temps de réponse dans les systèmes réels Incertaine (car les événements sont imprévisibles) Importante pour fonctionner sûrement dans des conditions variées Tableau III.1: une synthèse de différences significatives dans l’utilisation et le fonctionnement d’une simulation et une émulation La simulation de type Hardware In the Loop et l’émulation sont deux concepts basés sur le même principe d’utilisation en temps réel mais on peut distinguer quelques petites différences. 81
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