Intelligence Artificielle Embarquée pour les applications d'Usines Intelligentes dans l'industrie 5.0

Edge Artificial Intelligence for Smart Factory Applications in Industry 5.0

• Auteur / Autrice : Le Hoang Nguyen
• Direction : Kim Phuc Tran
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique, Automatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : MADIS Mathématiques, sciences du numérique et de leurs interactions
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX - Laboratoire de Génie et Matériaux Textiles

Mots clés

Mots clés libres

Intelligence artificielle embarquée

Usines intelligentes

Internet des objets industriel

IA explicable

Technologie portable

Industrie 5.0

Edge Artificial Intelligence

Smart Factory

Industrial Internet of Things

Explainable AI

Wearable Technology

Industry 5.0

Résumé

L'une des caractéristiques les plus marquantes de l'Industrie 5.0 est qu'elle place l'humain au centre du processus de fabrication et met en œuvre la Smart Factory. L'Industrie 5.0 place le bien-être du travailleur au centre du processus de production et utilise les nouvelles technologies pour assurer la prospérité au-delà de l'emploi et de la croissance tout en respectant les limites de production de la planète. Dans l'Industrie 5.0, une usine intelligente intègre des technologies avancées telles que l'Internet industriel des objets (IIoT), l'Industrial Edge Computing, le Big Data et l'Intelligence Artificielle (IA) pour optimiser les performances, la qualité, la contrôlabilité et la transparence des processus de fabrication. Les développements technologiques récents dans les domaines des capteurs, de l'informatique industrielle de pointe, de la connectivité et des technologies d'IA ont accéléré l'intégration de l'analyse de données basée sur les capacités d'IA intégrées dans des dispositifs matériels à ressources limitées et économes en énergie pour le traitement des informations à la périphérie du réseau. Enfin, un jumeau numérique permet à l'usine intelligente d'analyser différents types de sources de données, minimisant ainsi les unités défectueuses et offrant la possibilité d'améliorer la conception et les tests des produits et des processus. Cependant, jusqu'à présent, aucun projet n'a été réalisé pour développer un cadre de bout en bout pour les applications Smart Factory en utilisant simultanément l'IIoT, l'informatique de pointe industrielle, l'IA embarquée, les technologies de jumeau numérique et d'autres technologies, tout en garantissant la capacité de fournir des explications sur les algorithmes d'IA ainsi que d'assurer la cybersécurité de l'ensemble du système. Cette thèse vise à développer un cadre d'intelligence artificielle embarquée de bout en bout pour les usines intelligentes avec des applications en utilisant simultanément l'IIoT, l'informatique industrielle de pointe, l'IA embarquée, les technologies de jumeau numérique et d'autres technologies, tout en garantissant la capacité de fournir des explications. pour les algorithmes d'IA et assurer la cybersécurité de l'ensemble du système. Certaines des principales contributions que nous avons l'intention d'apporter à travers cette thèse incluent : i) la conception de réseaux de portes programmables sur site (FPGA) pour l'accélération de l'intelligence artificielle Edge, ii) l'IA Embarquée explicable pour les usines intelligentes avec des applications, iii) la maintenance prédictive avec Intelligence Artificielle Embarquée, iv) Contrôleur logique programmable (PLC), cybersécurité et détection des pannes, v) Jumeau numérique piloté par IA Embarquée , vi) Technologie portable pour la sécurité sur le lieu de travail avec IA Embarquée explicable.

One of the most prominent features of Industry 5.0 is that it places humans at the center of the manufacturing process and implements Smart Factory. Industry 5.0 places the well-being of the worker at the center of the production process and uses new technologies to provide prosperity beyond jobs and growth while respecting the production limits of the planet. In Industry 5.0, a smart factory integrates advanced technologies like the Industrial Internet of Things (IIoT), Industrial Edge Computing, Big Data, and Artificial Intelligence (AI) to optimize the performance, quality, controllability, and transparency of manufacturing processes. Recent technological developments in sensors, industrial edge computing, connectivity, and AI technologies have accelerated the integration of data analysis based on embedded AI capabilities into resource-constrained, energy-efficient hardware devices for processing information at the network edge. Finally, a digital twin allows the smart factory to analyze different types of data sources, minimizing faulty units, and providing the ability to improve the design and testing of products and processes. However, until now, no project has been carried out to develop an end-to-end framework for Smart Factory applications by using IIoT, industrial edge computing, embedded AI, digital twin technologies, and other technologies at the same time, while still ensuring the ability to provide explanations for AI algorithms as well as ensuring cybersecurity for the entire system. This Ph.D. project aims to develop an end-to-end Edge Artificial Intelligence framework for smart factories with applications by using IIoT, industrial edge computing, embedded AI, digital twin technologies, and other technologies at the same time, while still ensuring the ability to provide explanations for AI algorithms as well as ensuring cybersecurity for the entire system. Some of the main contributions we intend to make through this thesis include: i) Field-programmable gate array (FPGA) Design for the Acceleration of Edge Artificial Intelligence, ii) Explainable Edge AI for smart factories with applications, iii) Predictive maintenance with Edge Artificial Intelligence, iv) Programmable Logic Controller (PLC) Cybersecurity and Fault Detection, v) Edge AI-driven digital Twin, vi) Wearable Technology for Workplace Safety with Explainable Edge AI