D-IIoT

L'équipe

Le projet D-IIoT rassemble une équipe d'experts aux domaines complémentaires, couvrant toutes les compétences requises pour mener le projet à bien.

 

- Damien Couroussé (CEA), compilation et génération de code à l'exécution (runtime) pour la performance et la cybersécurité.

- Yliès Falcone (LIG, Inria), vérification à l'exécution (runtime verification) pour la sûreté et la sécurité.

- Laurent Mounier (Verimag), validation de systèmes et analyse de code pour la sécurité.

- Gwen Salaün (LIG, Inria), conception, analyse et déploiement d’applications IoT.

 

Le soutien financier de Persyval nous a permis de recruter un doctorant (Irman Faqrizal) pour trois ans et un post-doctorant (Étienne Boespflug) pour un an.

 

L'objectif

Le projet D-IIoT vise à étudier et à proposer de nouvelles techniques pour soutenir l'exécution des applications IoT industrielles de longue durée et évolutives, tout en assurant des garanties de fiabilité (par exemple la correction, la sécurité, ..).

 

Les principaux objectifs du projet peuvent être résumés comme suit :

 

- Techniques de surveillance tenant compte de l'architecture et des données, ajustées aux applications IIoT, afin de superviser l'application en cours d'exécution et de prédire les changements nécessaires.

- Techniques d'analyse pour vérifier que le nouveau firmware, dispositif ou logiciel préservera l'exactitude, la sécurité et la qualité de service une fois intégré à l'application en cours d'exécution.

- Techniques de déploiement automatisé pour soutenir et automatiser le déploiement de l'application mise à jour, sans interrompre les dispositifs concernés.

 

Moyens ou méthodes de travail

 

Le programme scientifique du projet D-IIoT est divisé en cinq lots de travail ou Work Packages (WP).

 

Le WP1 se focalise sur la formalisation des modèles et des propriétés des applications IIoT. Le cœur du travail technique est mené dans les WP2 à WP4, lesquels sont dédiés à la surveillance prédictive et comportementale, à l'analyse du code binaire et au déploiement.

Le WP5 définit des études de cas qui servent de base de validation aux principales contributions du projet.

 

 

Résultats

 

Les deux contributions principales de ce projet sont les suivantes.

 

Premièrement, la vérification de modèles probabilistes (probabilistic model checking) est appliquée pour vérifier et analyser les aspects quantitatifs du système qui proviennent de l'environnement. Cette méthode consiste en une modélisation formelle, une surveillance et un calcul de modèle probabiliste. Les résultats peuvent être utilisés pour observer l'impact de l'environnement et pour suggérer des améliorations associées aux caractéristiques quantitatives du système, telles que la productivité.

 

La seconde contribution consiste en deux approches pour faire évoluer les systèmes d'automatisation.

 

Dans la première approche, les techniques d'application à l'exécution (runtime enforcement) sont appliquées pour adapter l'application aux exigences. Cela se fait par la synthèse et l'intégration automatiques de nouveaux composants logiques appelés enforcers, afin de modifier les exécutions du système conformément aux exigences. La seconde proposition intègre divers algorithmes appliqués aux modèles comportementaux des applications pour générer des directives d'évolution. Ces directives contiennent les modifications à appliquer pour que l'application satisfasse les exigences données.

 

Ces deux solutions permettent aux développeurs d'éviter les erreurs et les modifications inutiles lors de l'évolution des systèmes d'automatisation industrielle. Ces contributions visent les systèmes d'automatisation conçus avec la norme IEC 61499, un standard industriel prometteur doté de nombreuses caractéristiques positives. Des outils logiciels existants et nouveaux ont été développés pour mener des études de cas et des expériences validant les méthodes proposées.

 

 

Effet levier

 

Y. Falcone et G. Salaün ont été invités à présenter une partie des résultats du projet lors de la 11e École d’été internationale sur les agents industriels (ISSIA 2025, du 30 juin au 4 juillet, à Ancône, Italie). Le titre de la présentation était "Analyse quantitative et runtime enforcement pour la norme IEC 61499".

 

Une autre suite donnée au projet D-IIoT est la participation de Y. Falcone et G. Salaün au programme « Engineering Digital Twins (EDT) », qui sera financé par l'ANR et devrait débuter en 2026. Ce programme est soutenu par l'Agence de Programmes Numérique - Algorithmes, Logiciels et Usages. Dans le cadre du projet EDT, nous prévoyons de travailler sur la surveillance et la vérification des applications impliquant des Jumeaux Numériques (Digital Twins).

 

 

Les 5 publications principales

 

Irman Faqrizal, Gwen Salaün, Yliès Falcone:

Adaptive Industrial Control Systems via IEC 61499 and Runtime Enforcement. ACM Trans. Auton. Adapt. Syst. 19(4): 24:1-24:31 (2024)

 

Irman Faqrizal, Gwen Salaün, Yliès Falcone:

Guided Evolution of IEC 61499 Applications. ETFA 2024: 1-8

 

Irman Faqrizal, Tatiana Liakh, Midhun Xavier, Gwen Salaün, Valeriy Vyatkin:

Probabilistic Model Checking for IEC 61499: A Manufacturing Application. ICIT 2024: 1-6

 

Irman Faqrizal, Gwen Salaün, Yliès Falcone:

Probabilistic Analysis of Industrial IoT Applications. IOT 2022: 41-48

 

Yliès Falcone, Irman Faqrizal, Gwen Salaün:

Runtime Enforcement for IEC 61499 Applications. SEFM 2022: 352-368