Contribution à la modélisation et la vérification formelle pour la gestion des modes des systèmes automatisés de production

A contribution to formal specification and verification for mode handling of flexible manufacturing systems

• Auteur / Autrice : Nadia Hamani
• Direction : Étienne Craye
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Productique, automatique et informatique industrielle
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Ecole Centrale de Lille

Mots clés

Mots clés contrôlés

SyncCharts (langage de programmation)

Commande automatique

Fabrication, Systèmes flexibles de

Vérification (épistémologie)

Maîtrise statistique des processus

Automatismes séquentiels

Automatisation

Mots clés libres

Gestion des modes

Vérification formelle

Model-checking

Résumé

Parmi les problèmes liés à l’exploitation des systèmes production, la difficulté réside dans la gestion de leurs modes tout en garantissant leur compatibilité et leur cohérence. Le but de notre recherche consiste à contribuer à la modélisation et la vérification et validation (V&V) pour la gestion des modes. Le système de contrôle commande (C-C) des systèmes flexibles de production manufacturière (SFPM) développé dans le cadre du projet caspaim nous a servi comme cadre privilégié pour mener notre travail. Dans la démarche de modélisation que nous proposons, le modèle fonctionnel représente l’ensemble des flexibilites de production d’un SFPM. Il est générique et basé sur le concept de réutilisation. Les spécifications relatives au comportement des entités de ce modèle écrites en synccharts permettent de fournir des mécanismes formels de vérification assurant le déterminisme et la sûreté de fonctionnement. Dans la suite de la démarche de conception proposée, nous avons étudié et formalisé la mise en œuvre de la V&V des propriétés du modèle établi. Un cadre formel sur la V&V d’une spécification écrite en synccharts est proposé. Les propriétés recherchées sont formalisées dans le cadre général relatif aux systèmes réactifs des processus de C-C et d’autre part dans le cadre particulier du modèle de gestion des modes des SFPM. Les propriétés génériques et les propriétés spécifiques au système modélisé sont présentées et illustrées. Les outils de spécification et d’analyse formelle des synccharts intégrés à l’environnement esterel studio sont utilisés tout au long de notre démarche. L’étude est illustrée autour d’un exemple d’une cellule flexible de production manufacturière.

Among the problems related to production systems exploitation, the difficulty lies in handling their modes while guaranteeing their compatibility and their coherence. Thus, mode handling requires to provide a modelling method which is able to represent the entities of the system, their operating modes and the constraints between them. To this aim, it is important to provide modelling tools, powerful specification formalisms as well as formal verification tools. Our research work contributes to mode handling specification and formal V&V within a control system of a flexible manufacturing system (FMS). The integration requirements in the control system are taken into account early in the design process. In the proposed modelling method, the functional model represents the flexibilities of the FMS. The used concepts are generic and based on the reuse principle concept. Specifications of the behaviour of the entities of this model are specified using safe state machines (SSM). This synchronous graphical model allows carrying out formal verification in order to insure determinism and safety properties. A framework for formal V&V of a SSM specification is proposed. When carrying out V&V of the proposed model, the required properties are related on one hand to reactive control systems and on the other hand to Fms mode handling function. Both generic and specific properties of the modelled system are formalised within this framework. The specification tools and formal analysis of SSM integrated into esterel studio tool are used during this design process. The study is illustrated through an example of a flexible manufacturing cell.