Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les exigences de performance globale conduisent les industriels à renforcer leur capacité à anticiper les phénomènes de défaillance, et la mise en œuvre de solutions de Prognostics and health Management (PHM) prend une part grandissante dans les activités de maintenance. Cet article vise à présenter l'émergence de cette thématique de PHM, à décrire les processus sous-jacents – notamment celui du pronostic –, et à expliciter les bénéfices pouvant en être attendus.
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Global performance requirements lead industrials to strengthen their capability to anticipate degradation phenomena and failures. Following that, Prognostics and Health Management (PHM) solutions are increasingly implemented in order to complete maintenance activities. This paper aims at presenting the emergence of PHM theme, at describing the underlying process – particularly that one of prognostics –, and at explaining the benefits that can be expected from.
Auteur(s)
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Rafael GOURIVEAU : Maître de conférences – ENSMM – Institut FEMTO-ST
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Kamal MEDJAHER : Maître de conférences – ENSMM – Institut FEMTO-ST
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Emmanuel RAMASSO : Maître de conférences – ENSMM – Institut FEMTO-ST
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Noureddine ZERHOUNI : Professeur des Universités – ENSMM – Institut FEMTO-ST
INTRODUCTION
Les services « FMDS » (fiabilité, maintenabilité, disponibilité, sécurité) sont aujourd'hui largement sollicités pour réaliser des études ponctuelles ou des analyses de fond. De fait, la maintenance industrielle s'avère source et cible de développements industriels et scientifiques, ce qui se traduit par des actions ponctuelles de partenariat « industrie-recherche ». De manière plus ciblée, au niveau des entreprises, les concepts traditionnels de maintenance préventive et corrective sont peu à peu complétés par une prise en compte plus réactive et proactive des phénomènes de défaillance. En effet, les industriels tendent à renforcer leur capacité à anticiper les défaillances afin de recourir à des actions préventives les plus justes possible dans un objectif de réduction des coûts et des risques. Aussi, la mise en œuvre de solutions de Prognostics and Health Management (PHM) prend une part grandissante dans les activités de maintenance et le processus de pronostic est aujourd'hui considéré comme un des principaux leviers d'action dans la recherche d'une performance globale. D'abord, sur le plan environnemental, le pronostic industriel s'inscrit dans une logique de développement durable : il permet d'augmenter la disponibilité et d'allonger le cycle de vie des systèmes industriels. Ensuite, l'anticipation des défaillances d'éléments critiques permet de prévenir les risques industriels et d'assurer la sécurité des personnes et des biens. Le pronostic permet en outre d'assurer une continuité des services et, par là même, d'augmenter la qualité de ceux-ci. Enfin, la mise en œuvre de la maintenance prévisionnelle (fondée sur le pronostic) nécessite une qualification et participe à la valorisation du personnel technique de maintenance.
Au-delà de l'écho qu'elle peut rencontrer auprès du monde industriel, cette thématique de pronostic-PHM devient naturellement un cadre de travaux de recherche à part entière et tend à être de plus en plus visible au sein de la communauté scientifique. De nombreux laboratoires s'y intéressent aujourd'hui, et quatre conférences consacrées à la thématique du PHM sont programmées chaque année. Cela étant, les solutions de PHM n'en restent pas moins le fruit de l'évolution des techniques et technologies de maintenance. Aussi, cet article vise à présenter l'émergence de cette thématique de PHM, à montrer en quoi elle vient compléter les activités traditionnelles de maintenance, à expliciter les processus sous-jacents, notamment celui du pronostic, à décrire les bénéfices pouvant être attendus de la mise en œuvre de solutions de PHM dans l'industrie, et enfin à apporter quelques éléments de réflexion sur les problèmes majeurs et défis encore d'actualité.
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Des données au RUL : architecture CBM et processus PHM
En anglais
2. Pronostic et estimation de la durée de fonctionnement avant défaillance (RUL)
2.1 Quoi ? le pronostic – définition et mesures
Beaucoup de définitions du terme pronostic ont été proposées et il n'en existe pas de totalement consensuelle. Un trait marquant peut cependant être identifié : le pronostic est souvent assimilé à un processus de prédiction (une situation future doit être appréhendée). Ensuite, deux grandes acceptations du pronostic peuvent être considérées comme fédératrices : il désigne selon les cas un processus visant à déterminer la durée de vie restante d'un système, c'est-à-dire sa DEFAD (durée de fonctionnement avant défaillance), ou la probabilité pour que le système fonctionne durant un certain temps (figure 2). La DEFAD est communément appelée RUL (remaining useful life).
Le pronostic est généralement efficace pour les modes de défaillance résultant d'un processus de dégradation progressive, le plus simple étant linéaire. Une défaillance doit donc être définie en termes de paramètres ou de descripteurs surveillés. Cela suppose évidemment que la situation courante peut être saisie. Par ailleurs, le concept même de défaillance implique que le pronostic doit être associé à un degré d'acceptabilité (un système doit exécuter une fonction exigée). Le pronostic devrait donc être fondé sur les critères d'évaluation, dont les limites dépendent du système lui-même et d'objectifs de performance (figure 3). Tout cela nous conduit à retenir la définition proposée par la norme ISO 13381 (2004) : « Le pronostic est l'estimation de la durée de fonctionnement avant défaillance et du risque d'existence ou d'apparition ultérieure d'un ou de plusieurs modes de défaillance ».
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La définition d'un ensemble de métriques appropriées pour des applications de pronostic...
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Pronostic et estimation de la durée de fonctionnement avant défaillance (RUL)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - UNION EUROPEENNE - Recommandation de la commission du 30 mai 2001 concernant la prise en considération des aspects environnementaux dans les comptes et rapports annuels des sociétés : inscription comptable, évaluation et publication d'informations. - Journal officiel de la Communauté européenne, 30 mai 2001.
-
(2) - BENGTSSON (M.) - Condition based maintenance systems an investigation of technical constituents and organization aspects. - Thèse de doctorat, department of Innovation, Design, and Product Development, Mälardalen University (2004).
-
(3) - KARRAY (M.-H.), MORELLO (B.), ZERHOUNI (N.) - Towards a maintenance semantic architecture. - Proceedings of the 4th World Congress on Engineering Asset Management (WCEAM'09), Athènes (2009).
-
(4) - VACHTSEVANOS (G.), LEWIS (F.-L.), ROEMER (M.), HESS (A.), WU (B.) - Intelligent fault diagnosis and prognosis for engineering systems. - Wiley and Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, USA (2006).
-
(5) - SAXENA (A.), CELAY (J.), SAHA (B.), SAHA (S.), GOEBEL (K.) - Metrics for offline evaluation of prognostic performance. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
CALCE Center for Advanced Life Cycle Engineering, Simulation Assisted Reliability Assessment SARA®, [Logiciel] : outil de simulation http://www.calce.umd.edu/
NI, Watchdog Agent™ Prognostics Toolkit for LabVIEW, [Logiciel] toolbox développée par National Instrument et IMS http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/210191
C-MORE, EXAKT : condition-based maintenance optimizer, [Logiciel] développé par le Centre for Maintenance Optimization and Reliability Engineering C-MORE http://cmore.mie.utoronto.ca//index.html
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CALCE : site web du Center for Advanced Life Cycle Engineering, Université du Maryland ...
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