Une approche incrémentale pour l’extraction de séquences de franchissement dans un Réseau de Petri Temporisé : application à la reconfiguration des systèmes de production flexibles

An incremental approach for the extraction of firing sequences in Timed Petri Nets : application to the reconfiguration of flexible manufacturing systems

• Auteur / Autrice : Yongliang Huang
• Direction : Armand Abdoul Karim Toguyeni, Thomas Bourdeaud'huy, Pierre-Alain Yvars
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, génie informatique, traitement du signal et images
• Date : Soutenance le 25/11/2013
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS) (2004-2014) - Laboratoire d'Automatique, Génie Informatique et Signal
• Jury : Président / Présidente : Pierre Marquis
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pascal Berruet, Jean-Jacques Loiseau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Programmation par contraintes

Reconfiguration (informatique)

Optimisation combinatoire

Petri, Réseaux de

Procédés de fabrication

Fabrication, Systèmes flexibles de

Ordonnancement (gestion)

Industries manufacturières

Mots clés libres

Réseau de Petri Temporisé

Optimisation Combinatoire

Approche Incrémentale

Séquence de Franchissement

Problèmes d'Accessibilité

Programmation par Contraintes

Timed Petri Nets

Combinatorial Optimization

Incremental Approach

Firing sequences

Reachability Problem

Constraint Programming

Résumé

Cette thèse a pour objectif la génération de séquences de franchissement dans les Réseaux de Petri Temporisés (RdPT) en utilisant une approche incrémentale. Le verrou principal auquel est confronté ce travail est l’explosion combinatoire qui résulte de la construction classique du graphe d’accessibilité du RdPT. Nous proposons d’utiliser la notion de séquence de steps temporisés, afin d’exprimer progressivement l’ensemble des séquences de franchissements permettant de passer d’un état courant à un état cible. La notion de step temporisé correspond à une abstraction logique du comportement du système considéré. Le caractère incrémental de l’approche a pour objectif de gagner en efficacité. En effet, il consiste à exprimer tout nouvel état de la résolution par rapport à une profondeur K+1, en fonction d’un état atteint à la profondeur K. Ainsi, nous proposons plusieurs algorithmes de recherche incrémentale permettant d'améliorer l'efficacité de la résolution des problèmes d'accessibilité. Nous utilisons ensuite la programmation par contraintes pour modéliser le problème de recherche d’accessibilité dans un RdPT et mettre en œuvre notre approche incrémentale. Notre approche permet également d’ajouter des contraintes spécifiques à un contexte de résolution. Nous avons notamment utilisé cette possibilité pour proposer des techniques d'identification des jetons dans un RdPT borné, dans le cadre de la reconfiguration des systèmes manufacturiers. Nous concluons par l’évaluation de différentes applications constituant des « benchmarks » permettant d’illustrer l'efficacité des approches proposées

This PhD thesis is dedicated to the generation of firing sequences in Timed Petri Net (TPN) using an incremental approach. To reduce the influence of the well-known combinatorial explosion issue, a unique sequence of timed steps is introduced to represent implicitly the underlying reachability graph of the TPN, without needing its whole construction. This sequence of timed steps is developed based on the logical abstraction technique. The advantage of the incremental approach is that it can express any state just from the last step information, instead of representing all states before.Several incremental search algorithms are introduced to improve the efficiency of our methodology. Constraint programming techniques are used to model and solve our incremental model, in which search strategies are developed that can search for solutions more efficiently. Our methodology can be used to add specific constraints to model realistic systems. Token identification techniques are developed to handle token confusion issues that appear when addressing the reconfiguration of manufacturing systems. Experimental benchmarks illustrate the effectiveness of approaches proposed in this thesis