Aide à la décision en usinage basée sur des règles métier et apprentissages non supervisés

Decision-aid in machining based on business rules and unsupervised machine learning

• Auteur / Autrice : Zhiqiang Wang
• Direction : Benoît Furet, Catherine Da Cunha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, productique, transport
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Guenaël Germain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guenaël Germain
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Le Duigou, Nabil Anwer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles de mélanges gaussiens

Exploration de données

Machines-outils

Usinage

Mots clés libres

Classification contextuelle

KPIs

Résumé

Dans le contexte général de l'industrie 4.0, une entreprise de fabrication moderne dispose de nombreuses données numériques qui pourraient être utilisées pour rendre les machines-outils plus intelligentes et faciliter la prise de décision en matière de gestion opérationnelle. Cette thèse vise à proposer un système d'aide à la décision pour les machines-outils intelligentes et connectées par l'exploration des données. L'une des premières étapes de l'approche d'exploration de données est la sélection précise de données pertinentes. Pour ce faire, les données brutes doivent être classées dans différents groupes de contexte. Cette thèse propose un algorithme d'apprentissage automatique non-supervisé, par mélanges gaussiens (GMM), pour la classification contextuelle. Basé sur les informations contextuelles, différents incidents d'usinage peuvent être détectés en temps réel. Il s'agit notamment de broutement, de bris d'outil et de sur-vibration. Cette thèse présente un ensemble de règles métiers pour la détection du broutement, de bris d’outil et de sur-vibration. Le contexte opérationnel a été décrypté lorsque des incidents se produisent, sur la base de la classification contextuelle qui explique les types d'usinage et d'engagement des outils. Ensuite, les nouveaux indicateurs clés de performance (KPIs) pertinents et appropriés peuvent être proposés sur la base de ces informations contextuelles combinés avec les incidents détectés afin de soutenir la prise de décision pour la gestion opérationnelle. Cette thèse propose de nouveaux opérateurs d'agrégation et de nouveaux KPIs pertinents pour les différents besoins des départements.

In the general context of Industry 4.0, large volumes of manufacturing data are available on instrumented machine-tools. They are interesting to exploit not only to improve machine-tool performances but also to support the decision making for the operational management. This thesis aims at proposing a decision-aid system for intelligent and connected machine-tools through Data mining. The first step in a data mining approach is the selection of relevant data. Raw data must, therefore, be classified into different groups of contexts. This thesis proposes a contextual classification procedure in machining based on unsupervised machine learning by Gaussian mixture model. Based on this contextual classification information, different machining incidents can be detected in real-time. They include chatter, tool breakage and excessive vibration. This thesis introduces a set of business rules for incidents detection. The operational context has been deciphering when incidents occur, based on the contextual classification that explains the types of machining and tool engagement. Then, the nouveaux relevant and appropriate Key Performance Indicators (KPIs) can be proposed based on these contextual information and the incidents detected to support decision making for the operational management.