Développement d’un JUmeau Numérique d’un Appareil à Pression (JUNAP), par une approche guidée par les données et une intégration de connaissances expertes

Organisme public de premier plan en France, l’Institut Mines-Télécom est un acteur clé dans les territoires pour la recherche en partenariat avec les entreprises et les acteurs socio-économiques. Autour du concept du « Jumeau Numérique », les centres « Matériaux et Procédés » (MP) et « Systèmes Numériques » (SN) d’IMT Lille Douai associent leurs compétences en croissant les capacités de MP à modéliser numériquement une structure mécanique dans la phase conception en vue de son dimensionnement et de sa réalisation et les capacités de SN à modéliser le comportement d’un processus industriel à partir de données afin d’optimiser son exploitation et sa maintenance.

Le CETIM, membre de l’Alliance Industrie du Futur, est un acteur majeur dans l’accompagnement des industriels pour la maitrise des technologies de l’Industrie du Futur. Son action de pilote de projets innovants en fait naturellement le fédérateur de grands projets industriels ou R&D multipartenaires, et ce principalement sur 5 axes : conception, simulation, essais ; procédés de fabrication et matériaux ; mécatronique, contrôle et mesure ; développement durable ; management et appui aux PME. Le CETIM souhaite s’engager dans le projet JUNAP au travers de ses domaines d’expertise, notamment en : conception mécanique des équipements sous pression, mesures (capteurs connectés), essais multi-échelles, contrôle non destructif, matériaux, simulation numérique.

Dans le cadre de leur laboratoire commun sur les technologies des équipements sous pression (LATEP), IMT Lille Douai et le CETIM souhaitent développer un jumeau numérique pour les appareils à pression. L’objectif est de disposer d’un jumeau numérique doté de capacités de réactivité (temps-réel), d’évolutivité (apprentissage), d’anticipation des défaillances et de prise de décisions rationnelles construits au croisement entre l’intelligence artificielle (IA) et la modélisation physique, dont les phénomènes d’endommagement.

Votre mission

Dans ce contexte, votre mission consiste à :

• Réaliser un état de l’art sur la modélisation boîte noire et boîte grise pour ce type d'application (environ 3 mois) ;
• Contribuer au développement des algorithmes pour l’intégration de la connaissance physique au modèle guidé par les données (environ 6 mois) ;
• Valoriser les travaux menés par des publications dans des conférences et revues et dans la mise en place d'un démonstrateur de recherche (environ 3 mois).

Votre mission s’inscrit dans un programme de travail collaboratif avec une part importante dédiée aux technologiques numériques. Dans le but de développer le jumeau numérique d’un Equipement Sous Pression (ESP), l’équipe projet souhaite développer les connaissances permettant d’intégrer une connaissance physique du système dans des modèles basés sur les données issues des capteurs (et donc sur des techniques d’apprentissage automatique et d’identification de systèmes) pour arriver à un modèle plus précis, plus explicable qui évolue en même temps que l’ESP. Pour ce faire, deux approches sont à explorer :

• A partir des mesures issues des capteurs et des équations physiques du système, trouver les paramètres physiques qui influencent l'intégrité structurelle et la performance de l’équipement. Une analyse en « temps réel » des données collectées par les capteurs aura pour but la détection de ce que pourrait être un événement, la localisation de ceux-ci, la classification/reconnaissance.
• A partir d’un modèle guidé par les données du système, intégrer le sens physique en utilisant la connaissance apportée par les données expérimentales. Le jumeau numérique sera ainsi basé sur la physique, notamment en utilisant des techniques de réduction de modèles permettant de trouver une structure de modèle adéquate, dont les paramètres seront estimés à partir des mesures et des données expérimentales, disponibles. Cette étape d’estimation sera faite en utilisant des approches d’intelligence artificielle et d’identification de systèmes permettant de trouver le lien entre la physique et les données.

Votre Localisation

L’étude sera réalisée entre Douai et Senlis avec une localisation principale à Douai. La personne recrutée aura à assurer des déplacements dans le cadre des actions et des expérimentations du projet JUNAP, notamment chez les partenaires industriels localisés en Hauts-de-France.

Votre profil, Diplômé Ingénieur Docteur

Le poste convient à un(e) candidat(e), ingénieur.e généraliste titulaire d’un doctorat et possédant des compétences dans l’un ou plusieurs des domaines suivants : automatique, modélisation et identification de systèmes, sciences des données, intelligence artificielle, ingénierie des systèmes complexes. Des notions en conception mécanique, et en particulier, autour des équipements sous pression seront appréciées.

Les principales compétences souhaitées ont les suivantes :

• Modélisation et simulation numérique ;
• Expérimentation et approche de modélisation guidée par les données ;
• Rigueur scientifique et qualité rédactionnelle ;
• Maîtrise de la langue anglaise pour valorisation des travaux (publications, communications scientifiques).

Des connaissances sont attendues autour d’un ou plusieurs logiciels suivants : logiciel de simulation numérique, Matlab, Python…

Nous offrons,

• Un cadre enthousiasmant autour des transitions numériques et industrielles,
• Un accompagnement par une équipe de spécialistes aux compétences expertes et complémentaires,
• Un environnement de travail collaboratif, avec des moyens significatifs et des plateformes technologiques de tout premier plan.
• Un projet démarquant autour des enjeux de l’Industrie 4.0.

Le poste est à pourvoir à compter d’avril 2022 pour une durée de 12 mois (contrat CDD).

Contact:

CETIM, Mohamed Bennebach mohamed.bennebach@cetim.fr,

IMT Lille Douai, CERI MP, Salim Chaki salim.chaki@imt-lille-douai.fr

IMT Lille Douai, CERI SN, Stéphane Lecoeuche stephane.lecoeuche@imt-lille-douai.fr