Modèles et architecture « Control as a Service » pour l’Industrie 4.0

Towards Control as a Service models and architecture for the Industry 4.0

• Auteur / Autrice : Minhu Lyu
• Direction : Frédérique Biennier, Parisa Shariat Ghodous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/07/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale InfoMaths (Lyon ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIRIS - Laboratoire d'Informatique en Image et Systèmes d'information (Rhône ; 2003-....) - Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information / LIRIS
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Service Oriented Computing
• Jury : Président / Présidente : Christine Verdier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédérique Biennier, Parisa Shariat Ghodous, Christine Verdier, Ernesto Exposito, Bernard Grabot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ernesto Exposito, Bernard Grabot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Innovation

Industrie 4.0

Mots clés libres

Informatique

Organisation Industrielle

Système d'information

Industrie 4.0

Organisation entreprise

Intégration de services

Processus adaptatif

Architectures Orientées Services

Service de contrôle

Ontologie

Cloud computing

Collabration inter entreprises

Organisations collaboratives

Information technology

Industrial organization

Information system

4.0 Industry

Industrial organization

Services Integration

Adaptive process

Service Oriented Architectures

Control service

Ontology

Cloud Computing

Collaborative organizations

Résumé

Pour s’adapter au contexte de l’économie globalisée, les entreprises, et principalement les PMEs doivent développer de nouvelles stratégies de collaboration. Ces stratégies sont axées sur la création de valeur en réseau en remplacement de l’organisation classique de chaîne de valeur, s’adaptant ainsi au modèle dit de « Blue Ocean » qui conduit au développement de produits et services innovants. Bien que les organisations collaboratives aient été étudiées depuis des décennies, l’Industrie 4.0, actuellement largement développée par les principales industries en Europe, Amérique ou Asie, impose une intégration plus poussée des Systèmes d’Information pour y inclure des processus opérationnels collaboratifs, tant pour les activités administratives que pour la production. En outre, ces processus doivent être adaptatifs pour s’adapter au contexte. Actuellement, ces écosystèmes de produits/services sont principalement implémentés par des services logiciels, déployés sur le Cloud et utilisables par différentes organisations. Pour répondre aux besoins d’agilité, d’ouverture, d’interopérabilité et de confiance, ces services utilisent largement les architectures orientées services, les technologies Web2.0 et XaaS. Tirant parti de l’IoT, des technologies de services et du Cloud, le Cloud des objets (Cloud of Things ou CoT) change la manière de concevoir des applications de contrôle, passant d’une ingénierie traditionnelle à une vision de composition de services. Cette vision suppose de définir une nouvelle architecture pour connecter les objets physiques, leur double virtuel et intégrer des patrons de contrôle pour composer et orchestrer ces services pour répondre aux besoins. Pour répondre à ce défi, nous proposons uns architecture multi-niveaux de Control as a Service permettant de décrire les systèmes de contrôle selon une vision holistique. Notre modèle de service de contrôle est construit pour permettre une exécution pilotée par les événements. L’intégration d’un gestionnaire de contexte, analysant continuellement l’environnement d’exécution et le comportement du système, permet d’assurer le déploiement de services de contrôle contextualisables.

To fit the renewed globalized economic environment, enterprises, and mostly SMEs, have to develop new networked and collaborative strategies, focusing on networked value creation (instead of the classical value chain vision), fitting the blue ocean context for innovative products and service development. Even if collaborative organizations have been studied for decades, the closer connection of information systems involved by the so-called “Industry 4.0” developed by leading industries in Europe, US and Asia requires to set new IT models to support agile and evolving collaborative Business Process (BP) enactment, integrating both traditional Information Systems (IS) and production control processes. By now, these product/service ecosystems are mostly supported by software services, which span multiple organizations and providers, and on multiple cloud-based execution environments, increasing the call for openness, agility, interoperability and trust for both production and Information System organization. These requirements are well supported by SOA, Web 2.0 and XaaS technologies for Information Systems. Taking advantage of IoT, services and Cloud technologies, the development of Cloud of Things (CoT) changes the way control application are engineered and developed moving from a dedicated design and development of control applications to a Control as a Service vision. This vision requires developing a new architecture to connect physical and logical objects as well as integrating basic control patterns to organize a consistent control service orchestration. To fit this challenge, we propose a multi-layer Control as a Service architecture to describe control systems in a holistic way. Our Control service model is built according to an event-driven orchestration strategy. Thanks to the integration of a context manager, analyzing continuously the system environment as well as the control system behavior, these context-aware control services can be deployed