PhD Thesis Proposal Toward a Smart Digital Twin for Aeronautical Production Lines: From Data To[...]

Informations globales

Cette thèse aura lieu au Centre de Génie Industriel de IMT Mines Albi (France).

• Localisation : Albi, CGI
• Date de début : September ou octobre 2026 selon disponibilité du candidat
• Financement de la thèse : CORAC PME pour le projet Infinity
• Mots clés : Digital Twin engineering, coupling Simulation-optimisation-AI, surface treatment industry

Contexte

Dans le contexte de l’Industrie 4.0 et au-delà, les acteurs industriels déploient des stratégies de numérisation où les systèmes opérationnels sont connectés à des systèmes cyber de plus en plus intelligents. Dans ce contexte, le jumeau numérique organisationnel désigne le système qui permet une interaction bidirectionnelle entre une organisation physique (personnes et systèmes) et sa réplique virtuelle dans un objectif de pilotage global des flux.

Les revues récentes et les typologies (par ex. Kritzinger et al., 2018 ; Onaji et al., 2022 ; Soori et al., 2023 ; Kober et al., 2024 ; Traoré, 2024 ; Namaki Araghi et al., 2025) sur les jumeaux numériques dans le cadre manufacturier montrent que le JN gère des données d’atelier et interopère avec divers systèmes (MES, ERP, traçabilité, qualité), dispose de modèles de simulation physiques ou basés sur les données axés sur la gestion des flux, et orchestre des services orientés vers le traitement des données ou des modèles de simulation. Le JN a divers objectifs (évaluation des impacts des changements et de la performance, optimisation), et des interactions avec les utilisateurs lorsque nécessaire pour soutenir des décisions à différents horizons (tactique et opérationnel) et potentiellement de différentes natures (planification, maintenance, qualité). La mise en œuvre d’un tel système représente un défi organisationnel et technique majeur qui doit être adapté aux spécificités et évolutions industrielles.

Problématique

Le projet INFINITY porte sur la conception et le développement d'un jumeau numérique des lignes de production d'un façonnier du secteur aéronautique, dans le cadre de la transition numérique de son outil de production. Un jumeau numérique ne peut remplir son rôle qu'à la condition de représenter fidèlement les informations essentielles à la prise de décision, elles-mêmes issues de données collectées sur les lignes de production.

Or, ces lignes présentent des niveaux d'automatisation hétérogènes: certaines sont entièrement automatisées, d'autres entièrement manuelles, d'autres encore semi-automatisées. La nature des opérations réalisées (peinture, traitement de surface) impose des contraintes fortes sur la disponibilité de ces données : leur collecte automatique et en temps réel n'est pas toujours techniquement envisageable, ce qui constitue un défi central pour l'alimentation du jumeau numérique.

Verrous scientifiques identifiés sur cette thèse :

VS1 Modélisation du besoin informationnel. Il s'agit de concevoir un méta-modèle capable de représenter, de façon générique et formelle, les informations strictement nécessaires à l’alimentation du jumeau numérique des lignes de production. Ce méta-modèle doit permettre de cadrer la remontée d'information en définissant le juste besoin, c'est-à-dire en distinguant ce qui relève de l'information décisionnelle de ce qui constitue un artefact de collecte sans valeur ajoutée pour le pilotage.

VS2 Alimentation des modèles . Une fois le méta-modèle du besoin informationnel établi, la question de son instanciation à partir de données réelles de production se pose. Comment alimenter ces modèles à partir de données hétérogènes, partielles, et produites selon des rythmes et des modalités de collecte variables ? Ce verrou articule des enjeux d'intégration, de qualité et de cohérence de la donnée au regard des exigences du jumeau numérique.

VS3 Gestion de l’absence de données . Dans un contexte où certaines opérations ne permettent pas une collecte automatique et en temps réel, en raison de la nature même des procédés (peinture, traitement de surface) ou du niveau d'automatisation des lignes, comment maintenir la cohérence et la complétude de la représentation portée par le jumeau numérique ? Ce verrou interroge la capacité du système à pallier les lacunes de la remontée de données par des mécanismes d'inférence ou de déduction, permettant de reconstituer un état vraisemblable du système à partir d'informations partielles.

Verrous Techniques étudiés dans ce sujet de thèse

VT1 Interopérabilité des systèmes d'information : l'intégration des données issues de systèmes hétérogènes (ERP, capteurs, documentation technique, etc.) typiques d'un façonnier aéronautique pose des problèmes de standardisation et de compatibilité.

VT2 Numérisation de l’atelier : le passage au numérique des lignes de production implique de gérer la remontée de données en « temps réel » (i.e.) qui tient compte de la cinétique nécessaire dans le domaine et préférentiellement automatique, ce qui suppose le recours à des infrastructures parfois incompatibles avec les opérations réalisées (d’un point de vue physique et technique).

VT3 Qualité et gouvernance de la donnée : garantir la fiabilité, la traçabilité et la sécurité des données dans un contexte aéronautique soumis à des exigences réglementaires fortes et à une cinétique informationnelle rapide.

Plan d'action

• Analyse des exigences et des besoins informationnels
• Définition du meta-modèle
• Définition des algorithmes pour alimenter les modèles
• Définition des algorithmes pour gérer l’absence de données
• Application sur quelques exemples de situation issus d’une étude de cas industrielle
• Évaluation de démonstrateurs

Références

1. (1) J. Bézivin, ‘On the unification power of models’, Software & Systems Modeling, vol. 4, no. 2, pp. 171–188, 2005.
2. (2) W. Charles, N. Aussenac-Gilles, and N. J. Hernandez, Temporalité et graphes de connaissances : analyse théorique et enjeux pratiques, 34es Journées francophones d’Ingénierie des Connaissances (IC 2023)@ PFIA 2023, AFIA, 2023, pp. 1–10.
3. (3) Y. Chasseray, A.-M. Barthe-Delanoë, S. Négny, and J.-M. Le Lann, ‘A generic metamodel for data extraction and generic ontology population’, Journal of Information Science, vol. 48, no. 6, pp. 838–856, 2022.
4. (4) N. Shah, S. Shah, P. Jain, and N. Doshi, ‘Overview of Present-Day IoT Data Processing Technologies’, Procedia Computer Science, vol. 210, pp. 277–282, Jan. 2022, doi: /j.procs. .
5. (5) S. Arbesman, The half-life of facts: Why everything we know has an expiration date. Penguin, 2013.
6. (6) E. S. Knudsen and L. B. Lien, ‘The half-life of knowledge and strategic human capital’, Human Resource Management Review, vol. 33, no. 4, p. , 2023.

IMT Mines Albi et le Centre de Génie Industriel

École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines‑Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant‑garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses quatre missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l’innovation - en un cercle vertueux et porteur d’innovation.

Profil recherché

Formation

Ingénieur.e généraliste, en génie industriel ou en informatique ou Master en génie industriel ou en informatique ou équivalent (niveau Bac+5).

Compétences techniques

• Modélisation conceptuelle de systèmes complexes (Ingénierie Dirigée par les Modèles)
• Analyse systémique
• Architecture logicielle (notamment n‑tiers, Service Oriented Architecture)
• Maîtrise indispensable d’UML

Compétences transverses

• Niveau B2 minimum exigé en anglais (cf référentiel européen; ex.: 785/990 minimum au TOEIC), attesté par une certification reconnue (TOEFL, TOEIC, IELTS).
• La maîtrise du français (C1 minimum) est exigée afin de faciliter les échanges avec les experts et les acteurs industriels.
• Autonomie et capacité à travailler dans une équipe de recherche.
• Motivation pour contribuer à une application industrielle de la recherche.

Compétences complémentaires

Des connaissances en algorithmique, Web sémantique seront très appréciées.

Documents demandés pour candidater

CV, lettre de candidature, résumé de la thèse de master, copies de publications, relevés de notes (bac+4 et bac+5), lettres de recommandation (expérience de recherche et industrielle) et tout autre document jugé utile pour appuyer votre candidature.

Date butoir

19 Juin 2026, 12:00 PM.

Convocation pour entretien

entre le 30 Juin et le 2 juillet 2026.

Contacts

• Anne‑Marie Barthe‑Delanoë, CGI IMT Mines Albi,
• Myriam Lamolle, CGI IMT Mines Albi,