Stage – Implémentation et exploitation d’une ontologie métier du jumeau numérique

Durée du stage : 6 mois
Date de démarrage envisagée : fevrier – mars 2027
Localisation du poste : Palaiseau (91)
Gratification : 1200 € net mensuel
Référence de l’offre à mentionner dans l’objet de votre e-mail de candidature : STAGE-2027-16-JNI5

Contexte du stage

Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au cœur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay, vous prendrez une part active au développement d’un centre de recherche technologique de niveau international dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs organismes de recherche français du domaine et constitué par des équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour mission de générer de nouvelles connaissances et solutions technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs économiques. Vous serez encadré par des personnes du domaine Ingénierie Système et Simulation.Vous travaillerez au sein du projet SystemX JNI5 – Jumeaux numériques pour évaluer, gérer et améliorer la fiabilité, la robustesse et la résilience (R3) des systèmes critiques – dont les partenaires industriels sont Safran Aircraft Engines, Sherpa Engineering, Orange, Trialog et les partenaires académiques ENS Paris Saclay.

Le poste est basé à l’IRT SystemX – Palaiseau

Présentation du sujet

Contexte scientifique

Le concept de jumeau numérique a été introduit et de plus en plus utilisé dans l’industrie manufacturière et la maintenance industrielle [1]. Un jumeau numérique est une représentation numérique d’une entité cible, dotée de connexions de données permettant la convergence entre les états physiques et numériques à un rythme de synchronisation approprié [2]. Les jumeaux numériques sont de plus en plus utilisés pour faciliter la conception et l’exploitation des systèmes de fabrication. Cependant, leurs concepts sont définis de manière hétérogène selon les modèles conceptuels, les normes et les domaines d’application. Les ambiguïtés sémantiques qui en résultent entravent la réutilisation des connaissances et l’interopérabilité sémantique entre les représentations de jumeaux numériques. Une ontologie conceptuelle basée sur le modèle 5D [3] a été conceptualisée et formalisée dans le cadre de la thèse associée au projet [4].

Objectifs du stage

Le stage vise à implémenter et exploiter une ontologie métier dédiée aux jumeaux numériques tout en explorant des mécanismes innovants d’interaction fondés sur l’intelligence artificielle. Il s’articule en deux phases : une phase d’implémentation, d’instanciation et de validation de l’ontologie, suivie d’une phase de développement de services permettant son exploitation.

Missions

1) Développer une ontologie et un graphe de connaissances à partir du modèle conceptuel proposé, en vue d’assurer l’interopérabilité, puis procéder à son instanciation et sa validation. L’objectif de cette première phase est de mettre en œuvre le modèle conceptuel du jumeau numérique sous la forme d’une ontologie interopérable et d’un graphe de connaissances associé. Les travaux porteront notamment sur :

• L’implémentation de l’ontologie avec les standards du Web sémantique
• L’instanciation de l’ontologie à partir de données existantes.
• La mise en œuvre de mécanismes d’inférence et de raisonnement.
• La vérification de la cohérence logique du modèle à l’aide de moteurs de raisonnement.
• L’évaluation de la qualité et de la couverture du modèle.

2)Définir et implémenter des mécanismes d’exploitation de l’ontologie. Cette seconde phase vise à développer des services facilitant l’accès, l’exploration et la valorisation des connaissances représentées dans l’ontologie. Les travaux pourront notamment couvrir :

• Le développement de moyens de visualisation de l’ontologie et des instances.
• Le développement de moyens de requêtage en langage naturel
  • Traduction automatique de questions en langage naturel vers des requêtes SPARQL.
  • Évaluation de la pertinence et de la robustesse des requêtes générées.

• L’exploration des mécanismes d’agents capables d’interagir avec l’ontologie.
  • Explicabilité des réponses et des raisonnements.
  • Navigation guidée et découverte de connaissances.
  • Assistance à l’exploration du graphe de connaissances.

Références bibliographiques

• [1] Leng, J., Wang, D., Shen, W., Li, X., Liu, Q., Chen, X.: Digital twins-based smart manufacturing system design in industry 4.0: A review. Journal of manufacturing systems 60, 119–137 (2021)

  [2] ISO/IEC 30173, Digital twin — concepts and terminology (2023). URL https://www.iso.org/standard/81442.html

  [3] F. Tao, M. Zhang, Y. Liu, A. Nee, Digital twin driven prognostics and health management for complex equipment, CIRP Annals 67 (1) (2018) 169–172. doi:10.1016/j.cirp.2018.04.055

  [4] Bouthayna El Bouzaidi Tiali, Stephen Creff, Achraf Kallel, Nabil Anwer. Modeling the 5D Digital Twin Model through Ontological Formalization. The 6th international digital twin conference, Aug 2026, OXFORD (ENGLAND), France. ⟨hal-05635190⟩

Profil et compétences

De formation : BAC +5 / école d’ingénieur ou université licence ou master, dans le domaine de l’informatique, intelligence artificielle ou sciences des données.

Compétences souhaitées :

• Bon niveau de maitrise du langage de programmation Java et Python.
• Web sémantique : RDF, OWL, SPARQL.
• Modélisation de connaissances.
• Python et traitement de données.
• Intelligence artificielle générative et LLM.
• Développement d’interfaces web.
• Visualisation de graphes de connaissances.
• Usage des outils de versionnage et de CI (Git, Gitlab, Jenkins, …)

Aptitudes personnelles :

• Bon relationnel
• Curiosité, esprit d’initiative, capacité d’analyse et rigueur
• Avoir envie de travailler en collaboration
• Intérêt pour la recherche appliquée
• Aptitude à communiquer en Anglais, aussi bien à l’oral qu’à l’écrit (obligatoire pour les communications scientifiques)

Merci de joindre CV, lettre de motivation, relevé de notes et autres documents utiles comme une lettre de recommandations.