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Faculté des Sciences UFR Sciences Techniques Mathématiques Informatique Automat

Faculté des Sciences UFR Sciences Techniques Mathématiques Informatique Automatique Ecole Doctorale IAE+M Lorraine DFD Automatique et Production Automatisée CNRS ESA 7039 THESE présentée en vue de l’obtention du titre de Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy I Spécialité Production Automatisée par Jean-Christophe BLAISE Ingénieur ESIAL Soutenue publiquement le 10/11/2000 devant la commission d’examen composée de : Président : Jean-François AUBRY Professeur à l’Institut National Polytechnique de Lorraine Rapporteurs : Jean-Pierre BOUREY Professeur à l’Ecole Centrale de Lille Patrick MILLOT Professeur à l’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis Examinateur : Alain BERNARD Professeur à l’Université Henri Poincaré de Nancy Directeurs de Thèse : Joseph CICCOTELLI Institut National de Recherche et de Sécurité, Directeur de Recherche Associé Centre National de la Recherche Scientifique Pascal LHOSTE Maître de Conférences HDR à l’Université Henri Poincaré de Nancy CENTRE DE RECHERCHE EN AUTOMATIQUE DE NANCY Faculté des Sciences – 54506 Vandœ uvre-lès-Nancy Apport d'une modélisation de l'information normative à l'intégration des règles de sécurité des machines en conception. Table des Matières __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ 1 INTRODUCTION GENERALE 11 CHAPITRE 1 PROBLEMATIQUE 17 1.1 Problématique et contexte du dispositif normatif en Sécurité des machines 19 1.1.1 La sécurité et son environnement 19 1.1.1.1 Contexte global 19 1.1.1.2 Normalisation en sécurité des machines 22 1.1.2 La normalisation en sécurité des machines et son environnement 24 1.1.2.1 La notion de norme : définition que se sont donnés les normalisateurs dans la norme [NF EN 45020, 1998], tirée de [Lacore, 1993b]. 24 1.1.2.2 Caractéristiques du Dispositif Normatif 24 1.1.2.3 Environnement du Dispositif Normatif : les Acteurs 26 1.1.2.3.1 Normalisateurs 27 1.1.2.3.2 Formateurs 28 1.1.2.3.3 Certificateurs et Evaluateurs 29 1.1.2.3.4 Concepteurs et Constructeurs de Machines 29 1.1.3 Vers une numérisation de la connaissance normative 30 1.2 Problématique d'intégration des prescriptions normatives de sécurité en conception 31 1.2.1 La normalisation : émergence d’une relation concepteur, utilisateur 31 1.2.1.1 Notions de conception et de conception sûre 32 1.2.1.2 Relation Conception / Exploitation pour une intégration des contraintes d’exploitation en conception 34 1.2.1.2.1 Contraintes de la conception propagées en exploitation 34 1.2.1.2.2 Des utilisateurs en conception 35 1.2.1.2.3 Notion de retour d’expérience 36 1.2.1.2.4 Notion de législation en matière de sécurité des machines 37 1.2.1.2.5 Notion de normes en matière de sécurité des machines 38 1.2.2 Quelle approche d’intégration de la normalisation en conception ? 40 1.2.2.1 Intégration par une fonction de « Spécialiste sécurité des machines » 40 1.2.2.2 Intégration par une relation entre acteurs 43 1.2.2.3 Intégration par une activité d’intégration des prescriptions en conception de machine 44 1.2.2.4 Intégration des vues normatives et techniques d’une machine 45 Table des Matières __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ 2 CHAPITRE 2 ETAT DE L'ART EN INGÉNIERIE DE LA CONNAISSANCE 49 2.1 Contexte d'Ingénierie de la connaissance 51 2.1.1 Introduction 51 2.1.2 Relation Expert / Utilisateur 52 2.1.3 Relation Expert / Cogniticien 53 2.1.4 Modélisation, formalisation de la connaissance 53 2.1.5 Exploitation de la connaissance 55 2.1.6 Synthèse 55 2.2 De la connaissance exprimée en langage naturel à son exploitation informatisée 56 2.2.1 Du langage naturel au langage naturel … 57 2.2.1.1 Connaissance et communication 57 2.2.1.2 Un savoir commun à tous : le langage naturel 59 2.2.1.2.1 Langage naturel ou langage formel ? 60 2.2.1.2.2 Inconvénients du langage naturel 60 2.2.1.2.3 Synthèse sur le langage naturel 61 2.2.2 … du langage naturel à la nécessité d’un modèle de la connaissance … 61 2.2.2.1 Les méthodes d’aide à l’extraction de la connaissance 61 2.2.2.2 Les formalismes de modélisation de la connaissance 64 2.2.3 … du modèle de la connaissance au langage naturel … 68 2.2.4 … et du modèle de la connaissance à l’exploitation informatisée de la connaissance formalisée. 69 2.2.5 Synthèse 71 2.3 Conclusion 71 Table des Matières __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ 3 CHAPITRE 3 DEMARCHE METHODOLOGIQUE ET APPLICATION AUX NORMES DE SÉCURITÉ 75 3.1 Introduction 77 3.2 Formalisation de normes de Sécurité machine 79 3.2.1 Méthode NIAM (Nijssen Information Analysis Method) 79 3.2.2 La méthode et ses intérêts 80 3.2.3 Extraction et Formalisation de la connaissance 83 3.2.3.1 Extraction et formalisation 84 3.2.3.1.1 Analyser 84 3.2.3.1.2 Formaliser 84 3.2.3.1.3 Vérifier 85 3.2.3.2 Transposer 85 3.2.3.3 Comparer 86 3.2.3.4 Conclusion 86 3.3 Application de la démarche de formalisation aux normes de sécurité 89 3.3.1 Comment appliquer NIAM aux normes de sécurité ? 89 3.3.2 Quelles normes formaliser ? 91 3.3.3 Formalisation de la norme NF EN 292 91 3.3.4 Formalisation de la norme NF EN 692 93 3.3.5 Conclusion 102 3.4 Exploitation de la connaissance normative en conception 104 3.4.1 Identification des vues machines et des vues des normes de sécurité 105 3.4.1.1 Vues « conception » ou « génétiques » 105 3.4.1.2 Vues « ontologiques » 106 3.4.1.3 Vues « normatives » 107 3.4.1.4 Synthèse partielle 108 3.5 Application de l’approche multipoints de vue à la norme NF EN 692 109 3.5.1 Vues ontologiques dans la norme « presse » 109 3.5.2 Vues génétiques dans la norme « presse » : les types de presses 111 3.5.3 Relations normatives de la norme « presse » 112 3.6 Conclusion 114 Table des Matières __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ 4 CHAPITRE 4 RESULTATS ET APPLICATIONS : Vers un Prototype d’Assistance à la COnception de MAchines Sûres. (ACOMAS) 117 4.1 "Marché actuel" en outil d’ACOMAS 119 4.1.1 Un exemple d’outil : LOGINORME 120 4.1.2 Aide à la configuration de la démarche d'ingénierie propre au concepteur 121 4.2 Développement d’un prototype ACOMAS 122 4.2.1 Contexte 122 4.2.2 Moyens de développement 123 4.2.2.1 Elaboration d'un modèle NIAM/ORM 123 1.1.1.2 Production d'un schéma de base de données 124 1.1.1.3 Architecture 125 1.1.1.4 Développement d’une maquette 126 1.1.3 Application au développement d’un prototype ACOMAS 127 1.1.3.1 Spécifications de la maquette 127 1.1.3.2 Exemples de prescriptions formalisées et d’écrans associés 129 1.1.3.3 Forme de la maquette 137 1.3 Conclusion 137 CHAPITRE 5 CONCLUSION ET PERSPECTIVES 139 5.1 Conclusion Générale 141 5.2 Perspectives 145 5.2.1 Aide à la conception et à la révision des directives et normes 145 5.2.2 Valorisation des travaux 145 5.2.3 Extensions de l’application de nos travaux 148 Table des Matières __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ 5 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 149 Bibliographie Générale 151 Bibliographie « Technique » 169 ANNEXES I Principales caractéristiques du formalisme NIAM/ORM II Lettre de Monsieur G. Michaud du CEN VIII Modèles NIAM/ORM de la norme NF EN 692 (réalisés sur InfoModeler) X Modèles NIAM/ORM de la norme NF EN 292 (réalisés sur InfoModeler) XVI R RE EM ME ER RC CI IE EM ME EN NT TS S Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont été développés dans le cadre d’une Bourse de Docteur Ingénieur (B.D.I.) tripartite entre le Centre de recherche en Automatique de Nancy (C.R.A.N.), l’Institut National de recherche et de Sécurité (I.N.R.S.) et la Région Lorraine. Au terme de ces trois années de travail, je tiens à remercier Monsieur Jean-Pierre BOUREY, Professeur à l’Ecole Centrale de Lille, et Monsieur Patrick MILLOT, Professeur à l’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, pour avoir accepté d’évaluer ce travail en qualité de rapporteurs. Je remercie également Monsieur Alain BERNARD, Professeur à l’Ecole Supérieure d’Informatique et Applications de Lorraine, et MONSIEUR Jean-François AUBRY, Professeur à l’INPL, d’avoir accepté de participer à ce jury en tant qu’examinateurs. J’exprime ma sincère reconnaissance à Monsieur Pascal LHOSTE et à Monsieur Joseph CICCOTELLI, pour leur co-encadrement durant ces années de thèse. Leurs conseils et leur intérêt pour mes travaux ont été déterminants. Qu’ils soient tous deux remerciés tant pour leurs apports scientifiques que pour leur soutien. Ces années passées sous leur direction ont été très enrichissantes tant d’un point de vue scientifique que personnel. Que tous les membres du CRAN soient ici remerciés, en particulier Monsieur Gérard MOREL, responsable du thème « Productique et Automatisation des Procédés Discrets » et Monsieur Francis LEPAGE, directeur du CRAN, pour m’avoir accueilli dans leur laboratoire. Que Patrick LAMBOLEY soit tout particulièrement remercié pour son soutien et sa constante bonne humeur. Que l’ensemble du personnel du département IET de l’INRS soit également remercié. Que Jean-Pierre LACORE de l’INRS Paris soit assuré de ma sincère reconnaissance pour avoir suivi, toujours avec intérêt, l’évolution des travaux de thèse. Que Monsieur François CALCAGNINI et Madame Roselyne LIENARD de la Société Information Technology & Services de Bruxelles soit remerciés pour leur soutien et leur implication dans les différentes actions de valorisation des travaux de thèse. Enfin, merci à toute ma famille et particulièrement à Sophie et à Lucille pour leur soutien indispensable durant ces années. I IN NT TR RO OD DU UC CT TI IO ON N G GE EN NE ER RA AL LE E __________________________________________________________________________________________ 12 Introduction Générale __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ 13 Depuis 30 ans, force est de constater que les techniques de l’ingénieur ont formidablement contribué à l’amélioration de la sûreté et de la sécurité des systèmes de production, aidées en cela par le développement de l’automatisation, en divisant par quatre l’indice de gravité (en quelque sorte le niveau de dangerosité) relatif aux m achines. Mais qu’en sera t-il demain ? A- t-on désormais atteint une asymptote ? Faudra-t-il cinq à dix ans pour obtenir de nouveaux gains substantiels ? Une chose est sûre, face uploads/Philosophie/ ns-199.pdf