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- 1 - ED n°84 : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L'INFORMATION ET DE LA COMMUNICATIO

- 1 - ED n°84 : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L'INFORMATION ET DE LA COMMUNICATION N° attribué par la bibliothèque |__|__|__|__|__|__|__|__|__|__| T H E S E pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE PARIS Spécialité “Informatique temps réel, robotique et automatique ” présentée et soutenue publiquement par Dominique LEGROS le 29 décembre 2009 Maîtrise des risques dans les systèmes de transport : Proposition d'une nouvelle approche de modélisation dynamique Directeur de thèse : Tullio Joseph TANZI Jury M. Jacques LABETOULLE Président M. Alexis BONNECAZE Rapporteur M. Nicolas PUECH Rapporteur M. Jean Paul MARMORAT Examinateur M. Yves ROUCHALEAU Examinateur M. Jacques RAPHEL Invité pastel-00583815, version 1 - 6 Apr 2011 - 2 - Risk Management for Transportation Systems: proposal for a new way for modelling dynamic systems Ph D dissertation To Chauncey STARR (1912/2007) pastel-00583815, version 1 - 6 Apr 2011 - 3 - Résumé A partir de la définition d‟un paradigme espaces – processus énonçant que tout système peut se définir comme une combinaison espaces – processus, les espaces contenant toutes les conditions et moyens nécessaires à l‟achèvement du processus, le travail proposé définit une approche modélisatrice permettant de conserver une démarche purement systémique depuis l‟identification des concepts du système jusqu‟au modèle de représentation. Ce paradigme exprimant simplement qu‟un système peut être vu à travers le comportement des différentes propriétés des entités intervenantes, le mémoire va proposer une représentation unifiée de la propriété permettant la manipulation conceptuelle et sémantique. Une forme de représentation des comportements des propriétés sera ensuite proposée. Cette représentation sera définie à partir de l'expression d'un comportement sous forme d'expressions rationnelles; ces expressions étant elles-mêmes des suites de symboles représentatives des propriétés du système observé. Le mémoire montrera comment la forme de représentation proposée permet de retranscrire et d'exploiter simplement les comportements observés ou observables. Le mémoire montrera comment manipuler ces éléments et quelles propriétés s‟en dégagent. En particulier, le premier objectif de ce travail est une application à la maîtrise des risques systèmes, on exploitera donc le modèle dans la recherche et l‟identification de situations dangereuses mais aussi pour la capacité d‟évaluation des critères d‟occurrence par un transfert de l‟espace de propriétés vers un espace de probabilités. pastel-00583815, version 1 - 6 Apr 2011 - 4 - Summary From the definition of a new paradigm expressing that any system can be defined as a combination Spaces – Processes the proposed work defines a new system modelling aiming to preserve a purely systemic approach since the identification of concepts down to the model. This paradigm basically expressing that a system can be seen through the behaviour of various properties of its entities; a system being a space containing all the conditions and the necessary means in completion of processes. The dissertation proposes an unified representation of properties allowing their abstract and semantic manipulation. A particular structure of dynamics of systems will be then proposed. This structure based on regular expressions as an ordered set of symbols representatives of properties of systems. The dissertation will show how to use these particular forms to simply and usefully describe systems behavior. The dissertation will show how to manipulate these items and which properties get out of it. The first aim of this work being an application in risks management, operation of the model to find out and to identify dangerous situations but also the capability in evaluating occurrence criteria will be assumed. pastel-00583815, version 1 - 6 Apr 2011 - 5 - Remerciements Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés au Centre de Mathématiques Appliquées de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris. Je tiens à manifester mon immense reconnaissance à Messieurs Yves ROUCHALEAU et Jean Paul MARMORAT professeurs pour leur encadrement et leur soutien indéfectible tout au long de ces travaux de recherche. Je tiens à adresser tous mes remerciements à Monsieur Tullio Joseph TANZI, professeur à l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications de Paris pour avoir dirigé cette thèse. J'exprime ma profonde gratitude à Monsieur Nicolas PUECH, ingénieur diplômé de l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications, agrégé de Mathématiques et Professeur en informatique, ainsi qu'à Monsieur Alexis BONNECAZE, professeur à l'Université de la Méditerranée qui m'ont fait l'honneur d'être rapporteurs de ce mémoire. Je remercie également Monsieur Jacques LABETOULLE, professeur à l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications pour avoir accepté de présider mon jury et Monsieur Jacques RAPHEL, Ingénieur de la Société Véolia Transport pour avoir répondu positivement à l'invitation à participer à ce jury. Je ne remercierai jamais assez Messieurs François MELONIO, directeur général de COTEBA, Joël DIAZ DAS ALMAS, directeur de la division transports de COTEBA et Guy HAYS, directeur de la maîtrise d'œuvre du tramway de Nice, pour avoir aménager mon temps de travail au moment où les travaux de cette thèse le réclamaient, et ce, malgré les contraintes que ces facilités imposaient à la société. J'adresse également tous mes remerciements à l'ensemble des personnes qui ont de près ou de loin participé aux travaux de cette thèse. Je pense notamment à Alexis pour l'aide précieuse et le soutien permanent qu'il m'a apporté mais aussi à Georges, Jacques, Alain, Bertrand, Luc, Emmanuel, Daniel, Claude, Jean Luc et Michel, à l'ensemble des traminots de Nice et à tout le personnel d'ALSTOM TGS Vitrolles anciennement INNORAIL. Je manifeste ma gratitude à l'immense réseau des professionnels du transport qui en France et dans le monde collaborent pour que ces systèmes soient de plus en plus performants et continuent de fonctionner avec le même niveau de sûreté. C'est à travers toutes les rencontres et collaborations professionnelles que j'ai pu acquérir l'expérience dans laquelle cette thèse plonge une partie importante de ses racines. Je remercie chaleureusement mes amis Olivier, Patrice et Patrick et ma famille et ma belle famille pour leur soutien et leur affection pendant toute cette tranche de vie que fut la préparation de ce mémoire. Enfin, je dédie ce mémoire à Catherine, à Timothée et à Grégoire qui au-delà de leur affection et de leur compréhension ont sacrifié certains jours de repos hebdomadaire et certaines vacances lorsque cette thèse l'imposait. pastel-00583815, version 1 - 6 Apr 2011 - 6 - SOMMAIRE 1 INTRODUCTION ....................................................................................................................... 9 2 L'INGENIERIE DU RISQUE ET LES SCIENCES DU DANGER ......................................... 13 2.1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 13 2.2 LES FONDEMENTS DE L'INGENIERIE DU RISQUE ................................................................. 15 2.2.1 L'évaluation du risque acceptable ................................................................................ 15 2.2.2 La classification des risques ......................................................................................... 24 2.2.3 L'identification des risques ......................................................................................... 27 2.2.4 La réduction des risques en phase conception et réalisation ........................................ 35 2.2.5 La réduction du risque en phase d'exploitation ............................................................ 43 2.2.6 La dualité sécurité - fiabilité ........................................................................................ 46 2.3 L'APPROCHE SYSTEME : LA GESTION DU RISQUE ............................................................... 47 2.3.1 La maîtrise des risques ................................................................................................. 47 2.3.2 L'ingénierie du risque : un processus parallèle ............................................................ 48 2.3.3 Le cycle de vie du système .......................................................................................... 50 2.3.4 Le processus de démonstration de la sécurité .............................................................. 50 2.4 LES APPROCHES SYSTEMIQUES .......................................................................................... 54 2.4.1 Système, complexité et systémique ............................................................................. 54 2.4.2 Les méthodologies systémiques ................................................................................... 56 2.5 L'APPROCHE COGNITIVE .................................................................................................... 59 2.5.1 Les principes de l'approche cognitive .......................................................................... 59 2.5.2 MKSM: en exemple de méthodologie liée à la connaissance ...................................... 60 2.6 SCIENCES DU DANGER ET CINDYNIQUES ........................................................................... 61 2.7 CONCLUSION ..................................................................................................................... 65 3 VERS UNE NOUVELLE APPROCHE DE MODELISATION .............................................. 69 3.1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 69 3.2 LES OBJECTIFS D'UNE NOUVELLE APPROCHE ..................................................................... 69 3.3 LES CONTRAINTES DE LA MODELISATION ......................................................................... 70 3.3.1 La conceptualisation .................................................................................................... 70 3.3.2 Complexité, raffinage et décidabilité ........................................................................... 72 3.4 LA VISION D'UN SYSTEME .................................................................................................. 73 3.4.1 La démarche analytique : une vision limitée de la dynamique d'un système ............... 73 3.4.2 La démarche systémique : une vision d‟un système par sa dynamique ....................... 76 3.5 CONCLUSION ..................................................................................................................... 78 4 PROPOSITION D'UN MODELE CONCEPTUEL .................................................................. 80 4.1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 80 4.2 PROPOSITION D‟UNE APPROCHE ESPACES – PROCESSUS .................................................... 80 4.3 PROPOSITION D'UN MODELE DES ESPACES ......................................................................... 83 4.3.1 Espaces ......................................................................................................................... 83 4.3.2 Propriétés ..................................................................................................................... 84 4.3.3 Relations ...................................................................................................................... 85 4.3.4 L‟espace général .......................................................................................................... 86 4.4 LA DYNAMIQUE DES ESPACES : LES PROCESSUS ................................................................ 86 4.4.1 L'instanciation : première dimension de la dynamique des espaces ............................ 86 4.4.2 La transformation : seconde dimension de la dynamique des espaces ........................ 87 4.5 CONCLUSION ..................................................................................................................... 88 5 PROPOSITION D'UN MODELE DE REPRESENTATION ................................................... 90 5.1 INTRODUCTION .................................................................................................................. 90 5.2 PROPRIETES, OBJETS ET ESPACES: DEFINITION UNIFIEE .................................................... 90 5.3 LANGAGE ET EXPRESSIONS RATIONNELLES DE PROPRIETES ............................................. 91 pastel-00583815, version 1 - 6 Apr 2011 - 7 - 5.3.1 Introduction .................................................................................................................. 91 5.3.2 Définition des opérateurs d'expressions ....................................................................... 91 5.3.3 Exemple applicatif ....................................................................................................... 94 5.3.4 Conclusion de la première étape de conceptualisation ................................................ 98 5.4 PROPOSITION D'UNE FORME DES EXPRESSIONS DE COMPORTEMENT ................................ 99 5.4.1 Introduction .................................................................................................................. 99 5.4.2 De l'expression rationnelle vers une forme algébrique ................................................ 99 5.4.3 Définition d'un espace algébrique des expressions .................................................... 101 5.4.4 Définition des opérateurs d'expressions de comportement ........................................ 103 5.4.5 Conclusion de la seconde étape de conceptualisation ................................................ 104 5.5 UTILISATION DES EXPRESSIONS DE COMPORTEMENT DANS LA MODELISATION ............. 104 5.5.1 Expression d'un comportement répétitif .................................................................... 104 uploads/Ingenierie_Lourd/ memoire-dominique-legros 1 .pdf