Raisonnement collaboratif à partir de cas dans la résolution de problèmes en maintenance

Nous nous intéressons dans cette étude à la réalisation de la fonction maintenance en contexte industriel et, plus particulièrement, à l’aide qui peut être apportée aux processus décisionnels sous-jacents par la réutilisation des connaissances. La résolution de problèmes complexes en maintenance nécessite souvent la collaboration d’experts pour prendre les décisions nécessaires, parfois en situation d’urgence. Nos travaux visent l’amélioration des performances des actions de maintenance par l’exploitation de système de retour d’expériences en contexte collaboratif. Plusieurs idées sont développées, dans le domaine de la maintenance industrielle, sur les processus de résolution de problèmes complexes et, plus particulièrement, une proposition de développement de Raisonnement Collaboratif à Partir de Cas (RCàPC)

Generating Knowledge in Maintenance from Experience Feedback

Knowledge is nowadays considered as a significant source of performance improvement, but may be difficult to identify, structure, analyse and reuse properly. A possible source of knowledge is in the data and information stored in various modules of industrial information systems, like CMMS (Computerized Maintenance Management Systems) for maintenance. In that context, the main objective of this paper is to propose a framework allowing to manage and generate knowledge from information on past experiences, for improving the decisions related to the maintenance activity. In that purpose, we suggest an original Experience Feedback process dedicated to maintenance, allowing to capitalize on past interventions by i) formalizing the domain knowledge and experiences using a visual knowledge representation formalism with logical foundation (Conceptual Graphs); ii) extracting new knowledge thanks to association rules mining algorithms, using an innovative interactive approach; iii) interpreting and evaluating this new knowledge thanks to the reasoning operations of Conceptual Graphs. The suggested method is illustrated on a case study based on real data dealing with the maintenance of overhead cranes

Génération de connaissances à l’aide du retour d’expérience : application à la maintenance industrielle

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire s’inscrivent dans le cadre de la valorisation des connaissances issues des expériences passées afin d’améliorer les performances des processus industriels. La connaissance est considérée aujourd'hui comme une ressource stratégique importante pouvant apporter un avantage concurrentiel décisif aux organisations. La gestion des connaissances (et en particulier le retour d’expérience) permet de préserver et de valoriser des informations liées aux activités d’une entreprise afin d’aider la prise de décision et de créer de nouvelles connaissances à partir du patrimoine immatériel de l’organisation. Dans ce contexte, les progrès des technologies de l’information et de la communication jouent un rôle essentiel dans la collecte et la gestion des connaissances. L’implémentation généralisée des systèmes d’information industriels, tels que les ERP (Enterprise Resource Planning), rend en effet disponible un grand volume d’informations issues des événements ou des faits passés, dont la réutilisation devient un enjeu majeur. Toutefois, ces fragments de connaissances (les expériences passées) sont très contextualisés et nécessitent des méthodologies bien précises pour être généralisés. Etant donné le potentiel des informations recueillies dans les entreprises en tant que source de nouvelles connaissances, nous proposons dans ce travail une démarche originale permettant de générer de nouvelles connaissances tirées de l’analyse des expériences passées, en nous appuyant sur la complémentarité de deux courants scientifiques : la démarche de Retour d’Expérience (REx) et les techniques d’Extraction de Connaissances à partir de Données (ECD). Le couplage REx-ECD proposé porte principalement sur : i) la modélisation des expériences recueillies à l’aide d’un formalisme de représentation de connaissances afin de faciliter leur future exploitation, et ii) l’application de techniques relatives à la fouille de données (ou data mining) afin d’extraire des expériences de nouvelles connaissances sous la forme de règles. Ces règles doivent nécessairement être évaluées et validées par les experts du domaine avant leur réutilisation et/ou leur intégration dans le système industriel. Tout au long de cette démarche, nous avons donné une place privilégiée aux Graphes Conceptuels (GCs), formalisme de représentation des connaissances choisi pour faciliter le stockage, le traitement et la compréhension des connaissances extraites par l’utilisateur, en vue d’une exploitation future. Ce mémoire s’articule en quatre chapitres. Le premier constitue un état de l’art abordant les généralités des deux courants scientifiques qui contribuent à notre proposition : le REx et les techniques d’ECD. Le second chapitre présente la démarche REx-ECD proposée, ainsi que les outils mis en œuvre pour la génération de nouvelles connaissances afin de valoriser les informations disponibles décrivant les expériences passées. Le troisième chapitre présente une méthodologie structurée pour interpréter et évaluer l’intérêt des connaissances extraites lors de la phase de post-traitement du processus d’ECD. Finalement, le dernier chapitre expose des cas réels d’application de la démarche proposée à des interventions de maintenance industrielle. ABSTRACT : The research work presented in this thesis relates to knowledge extraction from past experiences in order to improve the performance of industrial process. Knowledge is nowadays considered as an important strategic resource providing a decisive competitive advantage to organizations. Knowledge management (especially the experience feedback) is used to preserve and enhance the information related to a company’s activities in order to support decision-making and create new knowledge from the intangible heritage of the organization. In that context, advances in information and communication technologies play an essential role for gathering and processing knowledge. The generalised implementation of industrial information systems such as ERPs (Enterprise Resource Planning) make available a large amount of data related to past events or historical facts, which reuse is becoming a major issue. However, these fragments of knowledge (past experiences) are highly contextualized and require specific methodologies for being generalized. Taking into account the great potential of the information collected in companies as a source of new knowledge, we suggest in this work an original approach to generate new knowledge based on the analysis of past experiences, taking into account the complementarity of two scientific threads: Experience Feedback (EF) and Knowledge Discovery techniques from Databases (KDD). The suggested EF-KDD combination focuses mainly on: i) modelling the experiences collected using a knowledge representation formalism in order to facilitate their future exploitation, and ii) applying techniques related to data mining in order to extract new knowledge in the form of rules. These rules must necessarily be evaluated and validated by experts of the industrial domain before their reuse and/or integration into the industrial system. Throughout this approach, we have given a privileged position to Conceptual Graphs (CGs), knowledge representation formalism chosen in order to facilitate the storage, processing and understanding of the extracted knowledge by the user for future exploitation. This thesis is divided into four chapters. The first chapter is a state of the art addressing the generalities of the two scientific threads that contribute to our proposal: EF and KDD. The second chapter presents the EF-KDD suggested approach and the tools used for the generation of new knowledge, in order to exploit the available information describing past experiences. The third chapter suggests a structured methodology for interpreting and evaluating the usefulness of the extracted knowledge during the post-processing phase in the KDD process. Finally, the last chapter discusses real case studies dealing with the industrial maintenance domain, on which the proposed approach has been applied

Génération de connaissances à l’aide du retour d’expérience : application à la maintenance industrielle

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire s’inscrivent dans le cadre de la valorisation des connaissances issues des expériences passées afin d’améliorer les performances des processus industriels. La connaissance est considérée aujourd'hui comme une ressource stratégique importante pouvant apporter un avantage concurrentiel décisif aux organisations. La gestion des connaissances (et en particulier le retour d’expérience) permet de préserver et de valoriser des informations liées aux activités d’une entreprise afin d’aider la prise de décision et de créer de nouvelles connaissances à partir du patrimoine immatériel de l’organisation. Dans ce contexte, les progrès des technologies de l’information et de la communication jouent un rôle essentiel dans la collecte et la gestion des connaissances. L’implémentation généralisée des systèmes d’information industriels, tels que les ERP (Enterprise Resource Planning), rend en effet disponible un grand volume d’informations issues des événements ou des faits passés, dont la réutilisation devient un enjeu majeur. Toutefois, ces fragments de connaissances (les expériences passées) sont très contextualisés et nécessitent des méthodologies bien précises pour être généralisés. Etant donné le potentiel des informations recueillies dans les entreprises en tant que source de nouvelles connaissances, nous proposons dans ce travail une démarche originale permettant de générer de nouvelles connaissances tirées de l’analyse des expériences passées, en nous appuyant sur la complémentarité de deux courants scientifiques : la démarche de Retour d’Expérience (REx) et les techniques d’Extraction de Connaissances à partir de Données (ECD). Le couplage REx-ECD proposé porte principalement sur : i) la modélisation des expériences recueillies à l’aide d’un formalisme de représentation de connaissances afin de faciliter leur future exploitation, et ii) l’application de techniques relatives à la fouille de données (ou data mining) afin d’extraire des expériences de nouvelles connaissances sous la forme de règles. Ces règles doivent nécessairement être évaluées et validées par les experts du domaine avant leur réutilisation et/ou leur intégration dans le système industriel. Tout au long de cette démarche, nous avons donné une place privilégiée aux Graphes Conceptuels (GCs), formalisme de représentation des connaissances choisi pour faciliter le stockage, le traitement et la compréhension des connaissances extraites par l’utilisateur, en vue d’une exploitation future. Ce mémoire s’articule en quatre chapitres. Le premier constitue un état de l’art abordant les généralités des deux courants scientifiques qui contribuent à notre proposition : le REx et les techniques d’ECD. Le second chapitre présente la démarche REx-ECD proposée, ainsi que les outils mis en œuvre pour la génération de nouvelles connaissances afin de valoriser les informations disponibles décrivant les expériences passées. Le troisième chapitre présente une méthodologie structurée pour interpréter et évaluer l’intérêt des connaissances extraites lors de la phase de post-traitement du processus d’ECD. Finalement, le dernier chapitre expose des cas réels d’application de la démarche proposée à des interventions de maintenance industrielle

Web-based Process Planning for Machine Tool Maintenance and Services

Providing maintenance and services for high value complex products would extend manufacturers’ responsibilities and benefits to the products' whole usable life, and provide the opportunities to re-use or re-manufacture some failed parts. Sophisticated Computer Numerical Control (CNC) machine tools in modern manufacturing systems are special products in that they are also used to manufacture other products, and their operation performance directly affects the quality of the manufactured parts as well as the performance of the entire manufacturing system. To ensure CNC machine tools’ consistent performance, appropriate and efficient maintenance and services are essential and this is more challenging as technologies become more sophisticated and the environment is more dynamic. Previous research was mainly focused on maintenance strategy and maintenance scheduling. Very little effort was devoted to providing operational guidance for maintenance process execution, i.e., providing service suppliers with detailed information about resources needed for maintenance such as tooling, consumables, materials and spare parts, as well as service steps including disassembly and assembly of the serviced products. In this project, planning maintenance operation sequences, schedules and resource allocation are the three main tasks for generating final maintenance plans. This paper will present a Collaborative Maintenance Planning System (CoMPS) which will manage information and knowledge to support decision making in maintenance process planning

Analysis reuse exploiting taxonomical information and belief assignment in industrial problem solving

To take into account the experience feedback on solving complex problems in business is deemed as a way to improve the quality of products and processes. Only a few academic works, however, are concerned with the representation and the instrumentation of experience feedback systems. We propose, in this paper, a model of experiences and mechanisms to use these experiences. More specifically, we wish to encourage the reuse of already performed expert analysis to propose a priori analysis in the solving of a new problem. The proposal is based on a representation in the context of the experience of using a conceptual marker and an explicit representation of the analysis incorporating expert opinions and the fusion of these opinions. The experience feedback models and inference mechanisms are integrated in a commercial support tool for problem solving methodologies. The results obtained to this point have already led to the definition of the role of ‘‘Rex Manager’’ with principles of sustainable management for continuous improvement of industrial processes in companies

Requirements for an Intelligent Maintenance System for Industry 4.0

comprobación paso "titulo publicación " - Service Oriented, Holonic and Multi-agent Manufacturing Systems for Industry of the Future[EN] Recent advances in the development of technological devices and software for Industry 4.0 have pushed a change in the maintenance management systems and processes. Nowadays, in order to maintain a company competitive, a computerised management system is required to help in its maintenance tasks. This paper presents an analysis of the complexities and requirements for maintenance of Industry 4.0. It focuses on intelligent systems that can help to improve the intelligent management of maintenance. Finally, it presents a summary of lessons learned specified as guidelines for the design of such intelligent systems that can be applied horizontally to any company in the Industry.This work is supported by the FEDER/Ministry of Science, Innovation and Universities - State Research Agency RTC-2017-6401-7Garcia, E.; Araujo, A.; Palanca Cámara, J.; Giret Boggino, AS.; Julian Inglada, VJ.; Botti, V. (2019). Requirements for an Intelligent Maintenance System for Industry 4.0. Springer. 340-351. https://doi.org/10.1007/978-3-030-27477-1_26S340351CEN, European Committee for Standardization: EN 13306:2017. Maintenance Terminology. European Standard (2017)Chen, B., Wan, J., Shu, L., Li, P., Mukherjee, M., Yin, B.: Smart factory of Industry 4.0: key technologies, application case, and challenges. IEEE Access 6, 6505–6519 (2018). https://doi.org/10.1109/access.2017.2783682Crespo Marquez, A., Gupta, J.N.: Contemporary maintenance management: process, framework and supporting pillars. Omega 34(3), 313–326 (2006). https://doi.org/10.1016/j.omega.2004.11.003Ferreira, L.L., Albano, M., Silva, J., Martinho, D., Marreiros, G., di Orio, G., Malo, P., Ferreira, H.: A pilot for proactive maintenance in Industry 4.0. In: 2017 IEEE 13th International Workshop on Factory Communication Systems (WFCS). IEEE (2017). https://doi.org/10.1109/wfcs.2017.7991952Goh, K., Tjahjono, B., Baines, T., Subramaniam, S.: A review of research in manufacturing prognostics. In: 2006 IEEE International Conference on Industrial Informatics, Singapore, pp. 417–422. IEEE (2006). https://doi.org/10.1109/INDIN.2006.275836Hashemian, H.M., Bean, W.C.: State-of-the-art predictive maintenance techniques. IEEE Trans. Instrum. Meas. 60(10), 3480–3492 (2011). https://doi.org/10.1109/TIM.2009.2036347Lee, W.J., Wu, H., Yun, H., Kim, H., Jun, M.B., Sutheralnd, J.W.: Predictive maintenance of machine tool systems using artificial intelligence techniques applied to machine condition data. Procedia CIRP 80, 506–511 (2019)Lu, B., Durocher, D., Stemper, P.: Predictive maintenance techniques. IEEE Ind. Appl. Mag. 15(6), 52–60 (2009). https://doi.org/10.1109/MIAS.2009.934444Mrugalska, B., Wyrwicka, M.K.: Towards lean production in Industry 4.0. Procedia Eng. 182, 466–473 (2017). https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.03.135O’Donoghue, C., Prendergast, J.: Implementation and benefits of introducing a computerised maintenance management system into a textile manufacturing company. J. Mater. Process. Technol. 153, 226–232 (2004)Paolanti, M., Romeo, L., Felicetti, A., Mancini, A., Frontoni, E., Loncarski, J.: Machine learning approach for predictive maintenance in Industry 4.0. In: 2018 14th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA). IEEE (2018). https://doi.org/10.1109/mesa.2018.8449150Patil, R.B., Mhamane, D.A., Kothavale, P.B., Kothavale, B.: Fault tree analysis: a case study from machine tool industry. Available at SSRN 3382241 (2018)Potes Ruiz, P.A., Kamsu-Foguem, B., Noyes, D.: Knowledge reuse integrating the collaboration from experts in industrial maintenance management. Knowl. Based Syst. 50, 171–186 (2013). https://doi.org/10.1016/j.knosys.2013.06.005Razmi-Farooji, A., Kropsu-Vehkaperä, H., Härkönen, J., Haapasalo, H.: Advantages and potential challenges of data management in e-maintenance. J. Qual. Maint. Eng. (2019)Rüßmann, M., Lorenz, M., Gerbert, P., Waldner, M., Justus, J., Harnisch, M.: Industry 4.0: the future of productivity and growth in manufacturing industries. Boston Consult. Group 9(1), 54–89 (2015)Wan, J., Tang, S., Li, D., Wang, S., Liu, C., Abbas, H., Vasilakos, A.V.: A manufacturing big data solution for active preventive maintenance. IEEE Trans. Ind. Inform. 13(4), 2039–2047 (2017). https://doi.org/10.1109/tii.2017.267050

Telemedicine framework using case-based reasoning with evidences

Telemedicine is the medical practice of information exchanged from one location to another through electronic communications to improve the delivery of health care services. This research article describes a telemedicine framework with knowledge engineering using taxonomic reasoning of ontology modeling and semantic similarity. In addition to being a precious support in the procedure of medical decision-making, this framework can be used to strengthen significant collaborations and traceability that are important for the development of official deployment of telemedicine applications. Adequate mechanisms for information management with traceability of the reasoning process are also essential in the fields of epidemiology and public health. In this paper we enrich the case-based reasoning process by taking into account former evidence-based knowledge. We use the regular four steps approach and implement an additional (iii) step: (i) establish diagnosis, (ii) retrieve treatment, (iii) apply evidence, (iv) adaptation, (v) retain. Each step is performed using tools from knowledge engineering and information processing (natural language processing, ontology, indexation, algorithm, etc.). The case representation is done by the taxonomy component of a medical ontology model. The proposed approach is illustrated with an example from the oncology domain. Medical ontology allows a good and efficient modeling of the patient and his treatment. We are pointing up the role of evidences and specialist's opinions in effectiveness and safety of care

Knowledge reuse integrating the collaboration from experts in industrial maintenance management

Distributed environments, technological evolution, outsourcing market and information technology (IT) are factors that considerably influence current and future industrial maintenance management. Repairing and maintaining the plants and installations requires a better and more sophisticated skill set and continuously updated knowledge. Today, maintenance solutions involve increasing the collaboration of several experts to solve complex problems. These solutions imply changing the requirements and practices for maintenance; thus, conceptual models to support multidisciplinary expert collaboration in decision making are indispensable. The objectives of this work are as follows: (i) knowledge formalization of domain vocabulary to improve the communication and knowledge sharing among a number of experts and technical actors with Conceptual Graphs (CGs) formalism, (ii) multi-expert knowledge management with the Transferable Belief Model (TBM) to support collaborative decision making, and (iii) maintenance problem solving with a variant of the Case-Based Reasoning (CBR) mechanism with a process of solving new problems based on the solutions of similar past problems and integrating the experts’ beliefs. The proposed approach is applied for the maintenance management of the illustrative case study