Proposition de thèse au laboratoire au sein du laboratoire LINEACT

Titre: Proposition d’un modèle de données basé sur les ontologies pour la scénarisation d’Environnement Virtuel pour l’Apprentissage Humain (EVAH) dans un contexte industriel.

Mots-clés: modélisation ; ontologie ; réalité virtuelle ; EVAH (Environnement Virtuel pour l’Apprentissage Humain); Industrie du futur ;

Laboratoires : Laboratoire d’Innovation Numérique pour les Entreprises et les Apprentissages au service de l’Entreprise et de la Compétitivité des Territoires, CESI de Mont-Saint-Aignan (LINEACT, https://recherche.cesi.fr/)

Directeur de thèse : David BAUDRY, enseignant-chercheur HDR CESI – Laboratoire LINEACT

Encadrant: V. Havard (vhavard@cesi.fr) – enseignant chercheur – Laboratoire LINEACT

Financement: thèse CIFRE en partenariat avec une PME normande.

Date de démarrage: novembre 2018

Durée: 3 ans

Date limite de dépôt des candidatures: 29/09/2018

Modalités de recrutement: sur dossier et entretien. Merci d’adresser votre candidature à Vincent Havard vhavard@cesi.fr avec pour objet de mail : « [Candidature] thèse scénarisation RV »

Votre candidature devra comporter :

  • un Curriculum-Vitae détaillé du candidat. En cas de rupture dans le cursus universitaire, merci de donner une explication ;
  • une lettre de motivation explicitant ses motivations à poursuivre une thèse de doctorat ;
  • les résultats de classement du MASTER 1 et 2 et les bulletins de notes correspondant ;
  • le rapport de stage de MASTER 2 ;
  • toute autre pièce que vous jugerez utile.

Merci de transmettre l’ensemble des documents au sein d’un fichier zip intitulé NOM prénom.zip.

Profil recherché:

Compétences:

  • master 2 ou ingénieur en informatique spécialisé en réalité virtuelle, avec des bases solides en modélisation (UML, ontologie) et en programmation orientée objet (idéalement en C#)
  • des compétences sur le moteur Unity (ou un autre moteur de rendu 3D) sont nécessaires et appuieraient significativement la candidature,
  • capacités rédactionnelles,
  • maitrise de l’anglais.

Compétences relationnelles :

  • être autonome, avoir un esprit d’initiative et de curiosité,
  • savoir travailler en équipe et avoir un bon relationnel,
  • être rigoureux.

Sujet :

Contexte:

Dans le contexte de l’industrie du futur, les évolutions technologiques et numériques ont permis de mettre en place de nouvelles manières de concevoir, collaborer ou encore se former. Historiquement, la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) a permis de fournir des modèles numériques du système, donnant une représentation multi-physique de celui-ci. Ces maquettes numériques peuvent être intégrés et utilisés dans des EVAH (Environnement Virtuel pour l’Apprentissage Humain); ils permettent ainsi d’améliorer l’efficacité des parties prenantes dans les différentes phases de de conception, d’exploitation ou de maintenance d’un système : revue de conception, étude de processus, formation [1], [2]. En outre cette technologie s’adapte à tout type de domaine et de métier. Enfin, avec l’arrivée massive des casques immersifs (Oculus, HTC Vive), cette technologie se démocratise dans les entreprises et devient accessible aux TPEs et PMEs qui veulent pouvoir en tirer partie.

Problématique:

La production de scénario pour les EVAH reste encore un processus complexe et peu industrialisé nécessitant des compétences diverses telles que : compétences métiers pour la définition des scénarios, compétences informatiques pour générer l’environnement virtuel et gérer les interactions de l’utilisateur, compétences en pédagogie pour la conception des scénarios pédagogiques, … Par ailleurs, la diversité des appareils de rendu et d’interactions (casques immersifs, CAVE, écran…) complexifient d’autant plus le processus. Cela implique des temps de développement long et coûteux. L’objectif de cette thèse est donc de proposer une architecture et un modèle de données associé pour permettre la modification de scénario par les acteurs métiers (ou les pédagogues). Il est donc nécessaire d’en identifier les caractéristiques principales pour atteindre cette objectif. Les étapes de travail seront :

  • d’identifier les types d’objets composant la scène virtuelle et leurs relations, d’identifier les types d’interactions faisables dans la scène par l’utilisateur en fonction des types d’objets et des moyens d’interactions à disposition,
  •  d’identifier les moyens de scénariser la scène virtuelle (étape par étape, monde ouvert, événementiel, par objectif),
  •  d’identifier les IHM pour l’utilisateur,
  •  de rendre ces caractéristiques utilisables dans un cadre collaboratif.

En outre, les briques logicielles conçues lors de cette thèse pour mettre en place l’architecture et le modèle permettront d’accélérer le processus de développement des scénarios pour des EVAH.

Différentes approches basées sur les modèles existent pour cette scénarisation : les approches basées UML [3] ou les approches basées sur les ontologies [4] [5] [6] [7]. Le laboratoire LINEACT a déjà initié des recherches sur les modèles basées sur les ontologies [7] et souhaite approfondir celles-ci.

Missions:

Les étapes de ce travail de recherche seront :

  1. état de l’art sur les modèles et outils permettant de produire un scénario pour un EVAH dans un contexte industriel,
  2. étude des applications en EVAH existantes afin d’identifier les caractéristiques impliquées : les types d’objets et leurs relations, les interactions, les IHM et les fonctionnalités… Cette partie permettra notamment de vérifier si les modèles identifiés lors du point 1 répondent en partie aux caractéristiques relevées,
  3. proposition d’un modèle de données basé sur les ontologies permettant la scénarisation dans un EVAH et définition de l’architecture associée,
  4. développement d’un éditeur de contenu utilisant le modèle proposé,
  5. évaluation de l’approche et de la méthodologie proposées sur des cas d’usage industriels.

Ces travaux s’inscrivent dans les thématiques de recherche du laboratoire LINEACT (CESI) sur la collaboration et les environnements virtuels dynamiques pour l’industrie du futur. Le doctorant pourra s’appuyer sur l’expertise du laboratoire sur ces thèmes de recherche.

Bibliographie :

[1] L. P. Berg et J. M. Vance, «Industry use of virtual reality in product design and manufacturing: a survey,» Virtual  Reality, vol. 21, pp. 1-17, 2017.

[2] M. Bougaa, S. Bornhofen, H. Kadima et A. Rivière, «Virtual Reality for Manufacturing Engineering in the Factories of the Future,» Applied Mechanics and Materials, vol. 789, pp. 1275-1282, 2015.

[3] R. Querrec, P. Vallejo et C. Buche, «MASCARET: creating virtual learning environments from system modelling,» chez IS&T/SPIE Electronic Imaging, 2013.

[4] M. Dragoni, C. Ghidini, P. Busetta, M. Fruet et M. Pedrotti, «Using ontologies for modeling virtual reality scenarios,» chez European Semantic Web Conference, 2015.

[5] A. Efstratios, «Semantic Based Virtual Environments for Product Design,» 2015.

[6] C. Barot, «Scénarisation d’environnements virtuels. Vers un équilibre entre contrôle, cohérence et adaptabilité.,» 2014.

[7] V. Havard, «Développement de méthodes et outils basés sur la réalité augmentée et virtuelle pour l’assistance ou l’apprentissage d’opérations dans un contexte industriel,» 2018

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