Thèse :
Proposition d’un modèle de données pour l’édition et l’exploitation d’Environnements Virtuels ou Augmentés dans un contexte industriel

Octobre 2022

Résumé

Dans le contexte de l'industrie du futur, les évolutions technologiques et numériques ont permis de mettre en place de nouvelles manières de concevoir, de collaborer ou encore de se former.

Le développement des outils de CAO (Conception Assistée par Ordinateur), des outils de simulations métiers et plus récemment des Jumeaux Numériques de systèmes industriels permettent de travailler sur des modèles numériques du système, donnant une représentation multi-physiques de celui-ci. Ces modèles numériques peuvent être intégrés et interfacées avec des environnements en Réalité Virtuelle ou Augmentée (RV/RA). Ils permettent ainsi d’améliorer l’efficacité des parties prenantes dans les différentes phases de conception, d’exploitation ou de maintenance d’un système telles que, par exemple, la revue de conception, l’étude de processus, l’assistance ou la formation des opérateurs. Enfin, avec l’arrivée massive des casques immersifs et de nouveaux dispositifs de RA, ces technologies se démocratisent dans les entreprises et deviennent accessibles aux PMEs qui veulent pouvoir en tirer parti. Cependant, l'intégration de procédures métiers et de scénarios industriels dans les environnements virtuels et augmentés reste encore un processus complexe et peu industrialisé nécessitant des compétences diverses telles que : des compétences métiers pour la définition des procédures et scénarios, des compétences informatiques pour générer l’environnement virtuel et gérer les interactions de l’utilisateur...Par ailleurs, la diversité des appareils de rendu et des interactions associés complexifie d’autant plus le processus de création impliquant des temps de développement long et coûteux.

Afin de proposer des éléments de réponses à ces différentes problématiques industrielles, nous avons tout d’abord dressé un état de l’art scientifique et technologique portant sur les modèles UML et les approches basées sur les ontologies pour la formalisation de processus ou de scénarios métiers. En s’appuyant sur cette analyse et sur l’expertise et les retours d’expériences d’OREKA ingénierie, les travaux de cette thèse ont permis de proposer le modèle de données INTERVALES (INTERactive Virtual and Augmented framework for industriaL Environments and Scenarios). Ce modèle permet de formaliser la création des contenus et interactions en réalité virtuelle et en réalité augmentée liés aux procédures et scénarios métiers de systèmes industriels.

Une attention particulière a été portée sur l’architecture logicielle du framework INTERVALES afin de permettre une intégration avec les outils du jumeaux numériques (moteur de rendu 3D type Unity, outils de CAO et de simulation…). Des cas d’applications intégrant le framework INTERVALES ont été étudiés et montrent notamment la diversité des usages auxquels le framework peut répondre : implantation d’atelier de production et revue de conception de poste cobotique en RV, assistance ou formation à des gammes d’assemblages en RA/RV, formations dans le domaine du nucléaire...

Enfin, la dernière contribution porte sur les interfaces graphiques du framework INTERVALES permettant d’éditer les procédures et scénarios en définissant les tâches attendues et les paramètres associés. Ces travaux ont comparé deux éditeurs distincts : une interface utilisateur 2D basée sur des graphes de nœuds et une interface utilisateur en RV permettant l’édition par démonstration (authoring-by-doing). Les résultats des études expérimentales et des analyses conduites permettent de conclure sur l’efficacité de l’édition par démonstration pour des procédures séquentielles et de l’intérêt d’une approche hybride pour des procédures plus complexes.

Pour télécharger la thèse, cliquez ici !