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1 Chapitre 4 Problématique des Méthodes de surveillance Pr L.H. Mouss Ce cours

1 Chapitre 4 Problématique des Méthodes de surveillance Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 2 Introduction 4.1. La surveillance industrielle: Méthodes et modèles 4.2. Méthodes de surveillance à base modèles 4.3. Méthodes de surveillance sans modèles Conclusion 4. Problématique des Méthodes de surveillance Chapitre 4 Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 3 Introduction 4.1. La surveillance industrielle: Méthodes et modèles 4.1.1. Méthodologie de la surveillance 4.1.2. Méthodes surveillance 4.2. Méthodes de surveillance à base modèles 4.2.1. les méthodes par modélisation qualitative 4.2.2. les méthodes par modélisation quantitative Plan du cours 4.3. Méthodes de surveillance sans modèles 4.3.1. Surveillances avec outils statistiques 4.3.2. Méthodes par outils symboliques 4.3.3. Méthodes par RdF 4.3.4. Exigences outil de surveillance : Choix de outils de l’Intelligence Artificielle Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 4 4.1. La surveillance industrielle: Méthodes et modèles La première question à se poser quant au choix d’une méthode de surveillance est la suivante : que savons-nous sur le système où apparaissent des défaillances? Et plus exactement, possédons-nous un modèle permettant de connaître l’évolution de ce système? En fonction de la réponse, nous pourrons nous diriger vers l’une des deux familles de surveillance : les méthodes avec modèles ou les méthodes sans modèles. Introduction 4.1.1. Méthodologies de la surveillance les deux méthodologies pour résoudre le problème de surveillance se divisent en deux catégories selon l’existence ou pas d’un modèle formel de l’équipement. Les méthodologies de surveillance se basant sur l'existence d'un modèle formel de l’équipement utilisent généralement des techniques de l’Automatique Existence ou pas d’une modélisation formelle de l’équipement Oui Techniques d’Automatique Modèle formel de l’équipement + - Résidu entrée Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 5 Existence ou pas d’une modélisation formelle de l’équipement NON Forme d’entrée Classes Base de Base de données Données mesurables Expertise des modes de défaillance (diagnostic) Apprentissage Procédé industriel Expert Humain Réseaux neuro-flous Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. La sortie réelle de l’équipement sera confrontée à celle du modèle formel. Un résidu sera utilisé pour la fonction détection et diagnostic. Les techniques qui ne se basent pas sur l’existence du modèle considèrent le problème de surveillance comme un problème de reconnaissance de formes où les formes d’entrée sont caractérisées par les données mesurables du système, et les classes de sortie représentent les différents modes identifiés par l’expert. 6 L’existence d’un modèle formel ou mathématique de l’équipement détermine la méthode de surveillance utilisée. 4.1.2. Méthodes de surveillance Introduction La surveillance avec modèle se compose essentiellement de deux techniques : o méthodes de redondance physique o méthodes analytique o méthodes d’estimation paramétrique. les méthodes qui ne se basent pas sur l’existence du modèle se divisent en deux catégories: o méthodes utilisant des outils statistiques o méthodes de reconnaissance des formes. Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 7 Méthodes de surveillance Méthodes avec modèles Méthodes sans modèles Outils symboliques Intelligence Artificielle Outils statistiques Traitement du signal Modelisation phisique automatique Modelisation Fonctionnelle oAMDEC oAdD o Redondance physique analytique o Estimation parametrique o Graphes causaux o Graphes contextuels o Réseaux de Petri o Automates états finis o Réseaux de Petri Méthodes à base de modèles explicatifs Méthodes à base de modèles comportementaux Méthodes de reconnaissance de forme o Logique floue o Réseaux de neurones o Neuro-flou o Raisonnement à partir de cas o Test de franchisement o Test de moyenne o Test de variance Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. Classification des méthodes de surveillance industrielle. 8 3.2. Méthodes de surveillance à base de modèles Introduction Il s’agit vraisemblablement de la catégorie de méthodes la plus utilisée par les industriels à l’heure actuelle Cette catégorie de méthodes comprend des outils industriels comme l’AMDEC (l'Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leurs Criticité) et l’arbre de défaillances (AdD), utilisés essentiellement pour le diagnostic. Le principe consiste à établir à priori et de la manière la plus complète possible, les liens entre les causes initiales des défaillances et leurs effets mesurables. Modélisation fonctionnelle et matérielle. Les méthodes de surveillance par modélisation fonctionnelle et matérielle Une autre catégorie de méthodes avec modèles est représentée par les méthodes basées sur une modélisation physique des processus surveillés. Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 9 Elles ont pour principe de comparer les mesures effectuées sur le système aux informations fournies par le modèle. Tout écart est alors synonyme d’une défaillance. Méthodes de surveillance par modélisation physique Les méthodes avec modèle physique sont les méthodes les plus familières aux automaticiens. Ces méthodes peuvent être séparées en deux techniques: o techniques de redondance physique et analytique, o techniques d’estimation paramétrique . Les outils de la théorie de la décision sont ensuite utilisés pour déterminer si cet écart est dû à des aléas normaux, comme par exemple le bruit de mesure ou s’il traduit une défaillance du système. Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 10 Ces connaissances peuvent en particulier provenir de la connaissance du comportement entrée/sortie d’un procédé. Il existe des méthodes qui utilisent plus de connaissances que celles apportées par les seuls capteurs physiques. Cette connaissance est généralement exprimée sous forme de modèles mathématiques. La méthode de diagnostic s’appuie sur la comparaison du comportement réel observé sur le système physique avec le comportement prédit à l’aide de modèles Système physique Modèle du système Comportement observé Comportement prédit (estimé) Comparaison Détection d’incohérences Diagnostic Identification La détection d’incohérences permet de conclure sur l’occurrence de faute dans le système. Un modèle de dysfonctionnement (modèle de faute) permet de localiser les fautes et éventuellement de les identifier. Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 11 Méthodes de surveillance Méthodes avec modèles Méthodes sans modèles o Espace de parité o Estimation d’état o Estimation paramétrique Modelisation phisique automatique Modelisation Fonctionnelle oAMDEC oAdD o Redondance physique analytique o Estimation parametrique Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 12 appliquer des modèles de pensée humaine pour des systèmes physiques Exemple : « Quand le débit augmente, la température doit diminuer) Utilisent la connaissance intuitive du monde : possibilité de n'utiliser que le modèle qualitatif: aucun besoin de grandeurs numériques des paramètres ni de connaissances profondes sur la structure du système. L'avantage principal des méthodes qualitatives: o Les défaillances des capteurs ne sont pas détectées. o Il n'est pas aisé de déterminer les valeurs limites inférieures et supérieures de déviation. o Le problème combinatoire peut apparaître lors des procédures d'inférences pour les systèmes complexes. Inconvénients Ces méthodes peuvent être regroupées comme suit 4.2.1. les méthodes par modélisation qualitatives Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 13 Dans ce cadre nous retrouvons les méthodes de modélisation fonctionnelle La description fonctionnelle décrit les fonctions assurées par le matériel et les fonctions internes assurées par les composants élémentaires. Parmi les outils de visualisation les plus utilisés: Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets et de leur Criticité (AMDEC) L’AMDE est une technique déductive et qualitative, avec laquelle les effets (conséquences) des défaillances des composants élémentaires sont systématiquement identifiés. L’ AMDEC utilise une démarche similaire que l’AMDE en ajoutant la criticité des effets de la défaillance. L'AMDEC consiste à examiner comment et pourquoi les fonctions du système étudié risquent de ne plus être assurées correctement. Elle permet d'identifier les modes de défaillances dont les effets sont observables à partir des performances du système en termes de fiabilité, de disponibilité ou de sécurité, un mode de défaillance d'un composant étant défini comme l'effet par lequel une défaillance de ce composant est observée. Pr L.H. Mouss Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 Génie Industriel / Spécialité Génie Industriel. 14 L'objectif est d'évaluer les effets de chacun de ces modes de défaillances sur les fonctions du système. La méthode repose sur une grille d'analyse qui peut être adaptée et modifiée selon les objectifs et le système de l'étude Identification du composant Fonctions États Modes de défaillance Causes possibles Effets Moyens de détection Parades de l'opérateur humain Observations Four Cuisson Chute de briques Croûtage Taches Rouges Cem- Scanner Renouvellement du Briquetage Prend beaucoup de temps Dans une seconde phase, l'AMDEC cherche à évaluer la criticité des modes de défaillances à partir en général de deux critères de cotation indépendants : la uploads/Industriel/ chapitre4-problematique.pdf