Chapitre 1
La surveillance des systemes
physiques
1.1 Introduction
Avec l'automatisation des systemes industrials, une demande
croissante est apparue en matiere de surveillance. Celle-ci a permis le passage
de la maintenance curative a une maintenance preventive, permettant ainsi la
mutation d'une situation ou on subit les pannes a une situation ou on maitrise
les pannes. En se basant sur les donnees quantitatives et/ou qualitatives
fournies par le systeme physique, la fonction "surveillance" permet de prevenir
les dysfonctionnements et d'ecarter les fausses alarmes qui peuvent ralentir la
production. L'importance du domaine de la surveillance dans l'industrie peut
etre interpretee par la variete et la diversite des ouvrages abordant le sujet
des differents cotes [12] [1611411134111511171143114511141130].
L'objectif de ce chapitre est d'initier le lecteur a la notion
de surveillance en donnant les definitions necessaires pour aborder le domaine.
Nous presentons, par la suite un kat de l'art sur les methodes de surveillance,
afin de pouvoir se situer correctement dans le probleme etudie. Afin d'eviter
toute ambiguIte entre la modelisation bond graph et la surveillance, nous avons
prefers ne pas introduire ici leurs liens.
t1 > 0 y
[0,t1]
x(0)
Definition 3 (Surveillance) La surveillance a pour
objectif d'elaborer et de fournir des informations structurees sur la situation
du systeme observe. Elle met en oeuvre des mecanismes d'observation, de
detection et de filtrage pour generer des indicateurs pertinents.
Definition 4 (Defaillance) Une defaillance est
l'alteration ou la cessation de l'aptitude d'un ensemble a accomplir ses
fonctions requises avec les performances definies dans les specifications
techniques. Les defaillances peuvent etre classifiees selon leers degres de
severite, comme suit :
-- defaillance critique : necessite une intervention
d'urgence,
-- defaillance significative : necessite un processus de
traitements, -- defaillance absorbable : pouvant etre ignoree dans un
premier
temps au moins.
·
·
·
Definition 5 (Panne) C'est l'inaptitude d'un dispositif a
accomplir sa fonction requise.
Definition 6 (defaut) Tout ecart entre la caracteristique
observee sur le dispositif et la caracteristique de reference, lorsque celui-ci
est en dehors des specifications
Definition 7 (Detection) La detection des defaillances
d'un systeme physique, ne peut etre faite sans la classification des situations
observables comme etant normales ou anormales. Cette classification n'est pas
triviale etant le manque d'informations caracterisant generalement les
situations anormales. Une situation communement adoptee consiste a considerer
toute situation qui n'est pas normale comme etant une situation
anormale.
Definition 8 (Diagnostic) C'est une determination du type,
de la taille, de l'endroit et de l'instant d'apparition d'un &Put. Elle
Suit la detection de defaut, inclut la localisation et l'identification d'un
defaut
Definition 9 (Mode de fonctionnement) Trois types de
fonctionnement peuvent etre cites a ce niveau :
Mode de fonctionnement nominal : c'est le mode ou le
systeme industriel remplit sa mission dans les conditions de fonctionnement
requises par le constructeur et avec les exigences de l'exploitant.
Mode de fonctionnement degrade : correspond soit a
l'accomplissement partici de la mission, soit a l'accomplissement de celle-ci
avec des performances moindres. Autrement dit, it y a eu une degradation an
niveau du systeme mais pas de defaillance.
Mode de defaillance : correspond an mauvais fonctionnement
du systeme, dic a une defaillance apparue apres une degradation ou une
defaillance brusque. Un mode de defaillance est caracterise par les effets
(mesurables ou qualifiable& causes par cette defaillance. On associe par la
suite une analyse de cause a effet. Ce qui correspond a associer un mode de
defaillance du systeme industriel. A noter qu'un systeme ne possede qu'un seul
mode nominal (cas de fonctionnement normal; par contre it possede plusieurs
mode de defaillance.
Definition 10 (Cahier des charges) Il est difficile de
localiser l'origine de la defaillance dans un processus industriel. Ceci est
chi a
la diversite des composants pouvant etre responsables de
cette defaillance. Autrement dit, une defaillance pent etre reperee an
niveau d'un capteur, un parametre physique (ex : changement de la
valeur de la resistance a cause d'une variation de la temperature), un
actionneur ou un autre.
Le cahier des charges doit repondre aux questions suivantes
:
1. Definition des objectifs : que vent-on surveiller
?
2. Definition des criteres : comment evaluer la qualite du
systeme concu ?
3. Definition des contraintes : quelles sont les limites que
doit respecter le systeme concu ? (delai de detection maximum, coilt...
etc.
Par consequent le cahier des charges pent etre defini en
trois etapes :
-- Etape 1 : Specifier les causes de defaillance (les
composants
pouvant etre responsables de la defaillance) et definir
celles qui
devraient etre prises en compte.
-- Etape 2 : Fixer les criteres de qualite concernant la
detection (fausse alarme, non detection, et delai de detection) et
localisation.
-- Etape 3 : Definir une architecture d'instrumentation
optimale (du systeme de surveillance), vis-a-vis des contraintes de coilt, de
disponibilite de base de donnees brute, incomplete, ... etc. en respectant le
cahier des charges. Cette etape doit etre effectuee par le concepteur du
systeme de surveillance.
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