University Sétif 1 FERHAT ABBAS Faculty of Sciences
Résultat de la recherche
1 résultat(s) recherche sur le mot-clé 'Maintenance Industrielle, Réseaux de Capteurs sans fils, Partitionnement dans les Systèmes Distribués, Clusterisation, Structure Hiérarchique.'
Ajouter le résultat dans votre panier Affiner la recherche Générer le flux rss de la recherche
Partager le résultat de cette recherche
Modélisation et Gestion des Activités de Maintenance dans les Systèmes de Production / Benouda nacéra
Titre : Modélisation et Gestion des Activités de Maintenance dans les Systèmes de Production Type de document : texte imprimé Auteurs : Benouda nacéra, Auteur ; Mohammed MOSTEFAI, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2017 Catégories : Informatique Mots-clés : Maintenance Industrielle, Réseaux de Capteurs sans fils, Partitionnement dans les Systèmes
Distribués, Clusterisation, Structure Hiérarchique.Résumé : Résumé
Dans le monde industriel, le service de maintenance, est devenu le pilier de la réussite d'un système de
production, avec la notion de maintenance prévisionnelle qui consiste à surveiller, l'équipement depuis
son installation et utiliser toutes les techniques permettant à cet équipement de ne jamais tomber en
panne. L'utilisation des réseaux de capteurs sans fil pour la surveillance en milieu industriel se propage
de plus en plus. C'est dans ce cadre, que s'inscrit notre travail dans cette thèse qui consiste Ã
développer une approche de clusterisation d'un réseau de capteurs pour des fins de surveillance
industrielle. WSN-2-LTS est notre approche de Clusterisation qui permet de structurer le réseau en
une hiérarchie de niveau deux, dont plusieurs 1-clusters au niveau un et un super-leader pour tout le
réseau au niveau 2. Des procédures de communication sont définies, et sur la base desquelles des
paramètres baptisés paramètres de cohésion sont définis également. Ces paramètres permettent de
mesurer la cohésion dans le réseau. WSN-2-LTS est comparé dans le cadre de cette thèse à d'autres
approches de clusterisation.
Note de contenu : Table des matières
1 Introduction générale 19
1.1 Cadre général de l’étude et motivation . . . . . . . . . . . . . 19
1.2 Contributions de la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3 Organisation de la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 La Maintenance Industrielle : Définition, Objectifs et Évolution 23
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1.1 Définition de la Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.2 Importance de la Maintenance Industrielle . . . . . . . 24
2.1.3 Définition de la dégradation, défaillance et panne . . . 25
2.1.4 Les Niveaux de Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.5 Les Composants d’un système de maintenance industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.6 Déroulement de l’opération de Maintenance . . . . . . 27
2.2 Stratégie de la Maintenance Industrielle . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 La Maintenance Corrective . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2 La Maintenance Préventive . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.3 La Maintenance Prévisionnelle . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.4 Prognostic et Estimation de la Durée de Fonctionnement avant Défaillance (Remaining Useful Life) . . . . 32
2.3 Organisation des travaux de maintenance . . . . . . . . . . . 32
2.3.1 Maintenance décentralisée . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.2 Maintenance centralisée . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.3 Organisation Mixte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.4 Maintenance sous-traitée . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.5 Maintenance distribuée . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.4 L’informatisation de la Maintenance . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.1 La Gestion de la Maintenance Assistée par Ordinateur(GMAO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.2 Principe de l’opération de Maintenance par Ordinateur 38
2.4.3 La Télémaintenance(maintenance à distance) . . . . . 38
2.4.4 La e-maintenance(télémaintenance via le Web) . . . . 39
2.5 L’intégration des Réseaux de Capteurs sans Fil Dans les
Tâches de Maintenance Industrielle . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.5.2 Suivi de l’état des machines avec un réseau de capteurs (Maintenance Prévisionnelle) . . . . . . . . . . . 46
2.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3 Les Réseaux de Capteurs sans Fil : état de l’art 49
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1.1 Structure d’un capteur intelligent . . . . . . . . . . . . 50
3.1.2 Principe de fonctionnement d’un réseau de capteurs . 51
3.1.3 La différence entre un réseau Ad hoc et un RCsF . . . 51
3.2 Les domaines d’application des réseaux de capteurs . . . . . 52
3.2.1 Militaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.2 Surveillance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.3 Environnementales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.4 Médicales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.5 Domotiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.6 Industrielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3 Les Caractéristiques des réseaux de Capteurs . . . . . . . . . 55
3.3.1 La consommation de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.2 Origine de la surconsommation d’énergie . . . . . . . . 57
3.3.3 Le schéma de localisation des capteurs . . . . . . . . . 57
3.3.4 Le Champ de Capture et le Champ de Communication 58
3.3.5 Le problème du trou d’énergie . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.6 La mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.7 Nécessité de l’agrégation des données . . . . . . . . . . 60
3.3.8 L’acheminement des informations dans les RCsF . . . 60
3.4 Les Défis de Recherche dans les Réseaux de Capteurs . . . . 61
3.5 Les protocoles de la sous-couche MAC (Medium Access Control) 63
3.5.1 Les Protocoles ordonnancés . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.5.2 Les Protocoles basés sur la contention . . . . . . . . . 64
3.6 La gestion du lien radio dans les RCsF . . . . . . . . . . . . . 65
3.6.1 La Description de la Couche MAC IEEE 802.15.4 . . . 66
3.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4 Le Partitionnement dans les réseaux et les Systèmes Distribués 69
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.2 Le Partitionnement dans les systèmes distribués . . . . . . . 70
4.2.1 Partitionnement des Traitements . . . . . . . . . . . . 70
4.2.2 Le Partitionnement de graphe . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.3 Le Partitionnement dans les réseaux de capteurs . . . . . . . 75
4.3.1 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.4 La Clusterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.4.1 La Notion de "groupe" dans les systèmes distribués . . 76
4.4.2 Les groupes dans les systèmes distribués . . . . . . . 77
4.4.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.5 La clusterisation dans les réseaux ad hoc et de capteurs . . 81
4.5.1 Définition formelle du processus de clusterisation . . 81
4.5.2 Démarche globale de clusterisation . . . . . . . . . . . 82
4.5.3 Principe d’élection du cluster-head . . . . . . . . . . . 82
4.6 Algorithmes de clusterisation pour réseaux de capteurs . . . 83
4.6.1 Low-Energy Adaptative Clustering Hierarchy (LEACH) 83
4.6.2 Les variantes de Leach . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.6.3 TEEN (Threshold-sensitive Energy Efficient sensor Network protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.6.4 Adaptive Threshold-sensitive Energy Efficient sensor
Network protocol (APTEEN) . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.6.5 Hybrid Energy Efficient Distributed Clustering (HEED) 86
4.6.6 Distributed Weight-Based Energy-Efficient Hierarchical Clustering (DWEHC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.6.7 Power-Efficient and Adaptative Clustering Hierarchy
(PEACH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.6.8 Multi-Hop Routing Protocol with Unequal Clustering
(MRPUC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5 Structure hiérarchique pour le partitionnement d’un RCsF 91
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2 Préliminaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.1 Hypothèses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.2 La modélisation du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.2.3 La métrique utilisée pour l’élection du cluster-head . 93
5.3 Principe de WSN-2-LTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.3.1 Les Structures de données principales . . . . . . . . . 95
5.3.2 Liste des messages échangés . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.3 Formation des clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.4 Le modèle de communication et le routage . . . . . . . 99
5.3.5 L’agrégation des données . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.4 Paramètres de cohésion et stratégie de ré-organization . . . . 102
5.4.1 Paramètres de cohésion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.4.2 Stratégie de ré-organization . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.5 La Relation entre les paramètres de cohésion et le partitionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.7 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.8 Présentation des algorithmes HSL-2-AN et CSOS . . . . . . . 110
5.8.1 HSL-2-AN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.8.2 CSOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.8.3 Etude Comparative de WSN-2-LTS, HSL-2-AN et CSOS 114
5.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6 Conclusion générale 121
Côte titre : DI/0024 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1Sva_wdWPYjuqowPBrx83Bjap6ocwBIWW/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Modélisation et Gestion des Activités de Maintenance dans les Systèmes de Production [texte imprimé] / Benouda nacéra, Auteur ; Mohammed MOSTEFAI, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2017.
Catégories : Informatique Mots-clés : Maintenance Industrielle, Réseaux de Capteurs sans fils, Partitionnement dans les Systèmes
Distribués, Clusterisation, Structure Hiérarchique.Résumé : Résumé
Dans le monde industriel, le service de maintenance, est devenu le pilier de la réussite d'un système de
production, avec la notion de maintenance prévisionnelle qui consiste à surveiller, l'équipement depuis
son installation et utiliser toutes les techniques permettant à cet équipement de ne jamais tomber en
panne. L'utilisation des réseaux de capteurs sans fil pour la surveillance en milieu industriel se propage
de plus en plus. C'est dans ce cadre, que s'inscrit notre travail dans cette thèse qui consiste Ã
développer une approche de clusterisation d'un réseau de capteurs pour des fins de surveillance
industrielle. WSN-2-LTS est notre approche de Clusterisation qui permet de structurer le réseau en
une hiérarchie de niveau deux, dont plusieurs 1-clusters au niveau un et un super-leader pour tout le
réseau au niveau 2. Des procédures de communication sont définies, et sur la base desquelles des
paramètres baptisés paramètres de cohésion sont définis également. Ces paramètres permettent de
mesurer la cohésion dans le réseau. WSN-2-LTS est comparé dans le cadre de cette thèse à d'autres
approches de clusterisation.
Note de contenu : Table des matières
1 Introduction générale 19
1.1 Cadre général de l’étude et motivation . . . . . . . . . . . . . 19
1.2 Contributions de la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3 Organisation de la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 La Maintenance Industrielle : Définition, Objectifs et Évolution 23
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1.1 Définition de la Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.2 Importance de la Maintenance Industrielle . . . . . . . 24
2.1.3 Définition de la dégradation, défaillance et panne . . . 25
2.1.4 Les Niveaux de Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.5 Les Composants d’un système de maintenance industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.6 Déroulement de l’opération de Maintenance . . . . . . 27
2.2 Stratégie de la Maintenance Industrielle . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 La Maintenance Corrective . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2 La Maintenance Préventive . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.3 La Maintenance Prévisionnelle . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.4 Prognostic et Estimation de la Durée de Fonctionnement avant Défaillance (Remaining Useful Life) . . . . 32
2.3 Organisation des travaux de maintenance . . . . . . . . . . . 32
2.3.1 Maintenance décentralisée . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.2 Maintenance centralisée . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.3 Organisation Mixte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.4 Maintenance sous-traitée . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.5 Maintenance distribuée . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.4 L’informatisation de la Maintenance . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.1 La Gestion de la Maintenance Assistée par Ordinateur(GMAO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.2 Principe de l’opération de Maintenance par Ordinateur 38
2.4.3 La Télémaintenance(maintenance à distance) . . . . . 38
2.4.4 La e-maintenance(télémaintenance via le Web) . . . . 39
2.5 L’intégration des Réseaux de Capteurs sans Fil Dans les
Tâches de Maintenance Industrielle . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.5.2 Suivi de l’état des machines avec un réseau de capteurs (Maintenance Prévisionnelle) . . . . . . . . . . . 46
2.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3 Les Réseaux de Capteurs sans Fil : état de l’art 49
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1.1 Structure d’un capteur intelligent . . . . . . . . . . . . 50
3.1.2 Principe de fonctionnement d’un réseau de capteurs . 51
3.1.3 La différence entre un réseau Ad hoc et un RCsF . . . 51
3.2 Les domaines d’application des réseaux de capteurs . . . . . 52
3.2.1 Militaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.2 Surveillance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.3 Environnementales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.4 Médicales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.5 Domotiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.6 Industrielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3 Les Caractéristiques des réseaux de Capteurs . . . . . . . . . 55
3.3.1 La consommation de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.2 Origine de la surconsommation d’énergie . . . . . . . . 57
3.3.3 Le schéma de localisation des capteurs . . . . . . . . . 57
3.3.4 Le Champ de Capture et le Champ de Communication 58
3.3.5 Le problème du trou d’énergie . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.6 La mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.7 Nécessité de l’agrégation des données . . . . . . . . . . 60
3.3.8 L’acheminement des informations dans les RCsF . . . 60
3.4 Les Défis de Recherche dans les Réseaux de Capteurs . . . . 61
3.5 Les protocoles de la sous-couche MAC (Medium Access Control) 63
3.5.1 Les Protocoles ordonnancés . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.5.2 Les Protocoles basés sur la contention . . . . . . . . . 64
3.6 La gestion du lien radio dans les RCsF . . . . . . . . . . . . . 65
3.6.1 La Description de la Couche MAC IEEE 802.15.4 . . . 66
3.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4 Le Partitionnement dans les réseaux et les Systèmes Distribués 69
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.2 Le Partitionnement dans les systèmes distribués . . . . . . . 70
4.2.1 Partitionnement des Traitements . . . . . . . . . . . . 70
4.2.2 Le Partitionnement de graphe . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.3 Le Partitionnement dans les réseaux de capteurs . . . . . . . 75
4.3.1 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.4 La Clusterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.4.1 La Notion de "groupe" dans les systèmes distribués . . 76
4.4.2 Les groupes dans les systèmes distribués . . . . . . . 77
4.4.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.5 La clusterisation dans les réseaux ad hoc et de capteurs . . 81
4.5.1 Définition formelle du processus de clusterisation . . 81
4.5.2 Démarche globale de clusterisation . . . . . . . . . . . 82
4.5.3 Principe d’élection du cluster-head . . . . . . . . . . . 82
4.6 Algorithmes de clusterisation pour réseaux de capteurs . . . 83
4.6.1 Low-Energy Adaptative Clustering Hierarchy (LEACH) 83
4.6.2 Les variantes de Leach . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.6.3 TEEN (Threshold-sensitive Energy Efficient sensor Network protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.6.4 Adaptive Threshold-sensitive Energy Efficient sensor
Network protocol (APTEEN) . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.6.5 Hybrid Energy Efficient Distributed Clustering (HEED) 86
4.6.6 Distributed Weight-Based Energy-Efficient Hierarchical Clustering (DWEHC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.6.7 Power-Efficient and Adaptative Clustering Hierarchy
(PEACH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.6.8 Multi-Hop Routing Protocol with Unequal Clustering
(MRPUC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5 Structure hiérarchique pour le partitionnement d’un RCsF 91
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2 Préliminaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.1 Hypothèses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.2 La modélisation du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.2.3 La métrique utilisée pour l’élection du cluster-head . 93
5.3 Principe de WSN-2-LTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.3.1 Les Structures de données principales . . . . . . . . . 95
5.3.2 Liste des messages échangés . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.3 Formation des clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.4 Le modèle de communication et le routage . . . . . . . 99
5.3.5 L’agrégation des données . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.4 Paramètres de cohésion et stratégie de ré-organization . . . . 102
5.4.1 Paramètres de cohésion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.4.2 Stratégie de ré-organization . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.5 La Relation entre les paramètres de cohésion et le partitionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.7 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.8 Présentation des algorithmes HSL-2-AN et CSOS . . . . . . . 110
5.8.1 HSL-2-AN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.8.2 CSOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.8.3 Etude Comparative de WSN-2-LTS, HSL-2-AN et CSOS 114
5.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6 Conclusion générale 121
Côte titre : DI/0024 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1Sva_wdWPYjuqowPBrx83Bjap6ocwBIWW/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité DI/0024 DI/0024 Thèse Bibliothéque des sciences Français Disponible
Disponible