THESE

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 Martinez2 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 Manufacturiers3 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 Industrielle4 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 Multimodales5 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-Organismes6 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.78 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 BESLON910 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