Actions industrielles

Diagnostic de pannes dans les réseaux de télécommunications, cf. module

contrat CTI-CNET ref. 95 1B 151 - Novembre 1994/Novembre 1998

Participants : Éric Fabre , Armen Aghasaryan , Albert Benveniste , Claude Jard , Renée Boubour

Mots-clés : gestion de réseau, supervision, gestion d'alarmes, diagnostic, systèmes distribués, réseaux de Petri, HMM

Gestion de réseau: désigne la couche haute de gestion d'un réseau de télécommunications (surveillance, maintenance, etc).

Supervision: opérations de surveillance, diagnostic et reconfiguration du réseau.

Gestion d'alarmes: opérations de traitement, filtrage et interprétation des alarmes circulant sur le réseau.

Diagnostic: interprétation des alarmes en vue des opérations de reconfiguration et de maintenance.

HMM: Hidden Markov Models (Modèles de Markov Cachés), technique consistant à inférer, à partir d'observations ``bruitées'', l'état interne caché d'un automate stochastique (ou chaîne de Markov). Technique très utilisée en reconnaissance de la parole, et plus récemment dans le diganostic de systèmes dynamiques discrets ou hybrides. Nous étendons cette technique aux réseaux de Petri.

Résumé : Cette activité est partagée avec le projet PAMPA, et se situe dans le cadre de la CTI-CNET 95 1B 151. Il s'agit de développer une approche systématique pour le diagnostic de réseaux de télécommunications, avec les objectifs suivants:

prendre en compte explicitement le caractère distribué des réseaux,

suivre une approche <<modèle>>, modèle dont découlera automatiquement l'algorithme de diagnostic,

prendre en compte les aléas (perte d'alarme, confusions possibles,...),

viser une mise en oeuvre du logiciel de diagnostic qui soit répartie sur le réseau.

Une technologie originale, fondée sur une notion nouvelle de Réseau de Petri stochastique, conforme au point de vue dit de la <<concurrence vraie>>, a été développée. Cette technologie nous permet naturellement de prendre en compte toutes les contraintes qui résultent du contexte distribué où nous nous situons.

Nous avons d'emblée opté pour un cadre approprié à la description des états de fonctionnement des systèmes distribués, à savoir les Réseaux de Petri saufs (RdP) avec une sémantique adaptée au cadre de la vraie concurrence. Dans ce but, nous utilisons un modèle de temps en <<ordre partiel>>: deux événements ne sont ordonnés que s'ils surviennent sur un même site, ou bien s'ils sont reliés par une relation de causalité (par exemple en tête et en queue d'une communication). Les techniques indiquées ci-après doivent être adaptées à ce point de vue des <<ordres partiels>>, c'est ce qui fait la difficulté du sujet.

Le RdP permet de décrire l'apparition spontanée de pannes ou de dysfonctionnements, ainsi que leur propagation et leurs effets induits. Il joue ainsi, dans un cadre dynamique et distribué, le rôle d'arbre de défaillances. Le franchissement d'une transition matérialise un changement d'état de (dys)fonctionnement, et cause l'émission d'un faisceau d'alarmes observées de manière répartie sur le réseau. Les transitions et l'émission des alarmes peuvent être rendues aléatoires (tout particulièrement la perte éventuelle des alarmes).

Le diagnostic est alors effectué par le biais 1/ du calcul à la volée de l'ensemble des trajectoires d'état interne compatibles avec les alarmes observées, et, en cas de multiplicité de solutions, 2/ le calcul de la trajectoire la plus probable par une technique de maximum de vraisemblance mise en oeuvre via une programmation dynamique généralisée aux systèmes distribués.

Pour réaliser le programme décrit plus haut, il nous a fallu 1/ développer une technique d'observateur d'état fondée sur une technique de dépliage de RdP, 2/ créer une nouvelle notion de RdP stochastique adaptée à la sémantique en ordres partiels et aux techniques de dépliage, 3/ étendre l'algorithme de Viterbi calculant la trajectoire d'état de vraisemblance maximale pour un automate stochastique aux RdP avec interprétation en ordres partiels. Le détail de ces techniques est décrit dans le module .

Un maquettage du logiciel correspondant est en cours de réalisation par Renée Boubour (projet Pampa) et Armen Aghasarian (projet Sigma2). Ce maquettage ne traite pas de la répartition du superviseur sur le réseau, seule une mise en oeuvre centralisée est donnée pour l'instant. L'application support est une partie de réseau SDH.

Diagnostic de certaines dégradations d'une centrale nucléaire

Contrat n° 1 97 C901 00 31321 01 1 - Novembre 1997/Février 1998

Participants : Qinghua Zhang , Michèle Basseville

Une étude de faisabilité pour la détection et le diagnostic de certaines dégradations dans les centrales nucléaires a été effectuée en collaboration avec EDF/DER/SDM. Dans cette étude, qui porte sur un système dynamique non-linéaire, plusieurs méthodes de détection, toutes s'appuyant sur la démarche générale de surveillance développée par le projet sigma2, ont été évaluées par simulation. Les résultats montrent que la méthode basée sur un modèle d'état et un observateur associé est prometteuse pour la réalisation d'un dispositif de détection et de diagnostic des dégradations étudiées. Ils montrent par ailleurs les limitations de la méthode basée sur un modèle entrée-sortie obtenu par des manipulations algébro-différentielles [54,68].

Surveillance de centrales thermiques

Contrat n° 1 97 C 317 00 31321 01 1 - Avril 1997/Octobre 1997

Participants : Qinghua Zhang , Bernard Delyon , Michèle Basseville , Albert Benveniste

Dans le cadre d'une collaboration avec EDF/DER/CCC (M. Samaan), la démarche générale de surveillance développée par le projet sigma2 est appliquée à une centrale thermique classique pour détecter et diagnostiquer des défauts éventuels dans le système de génération de vapeur. Ce système est un ensemble de composants dont certains sont des systèmes dynamiques non-linéaires. La particularité et l'intérêt de cette étude sont qu'en parallèle Simulog développe un outil logiciel réalisant, de manière automatique et à partir d'un modèle Simulink, le calcul des gradients qui nous sont nécessaires pour la conception des algorithmes de détection et de diagnostic. Cet outil logiciel pourrait ouvrir la voie à des applications plus larges de notre démarche générale de surveillance.

Étude de faisabilité d'un système de diagnostic de défauts

Participants : Éric Anquetil , Farida Benmakrouha , Pierre Yves Glorennec

Mots-clés : diagnostic, explications, classifications floue et possibiliste

Il s'agit pour l'instant d'une étude de faisabilité réalisée pour la société Saint-Gobain Cinématique et Contrôle (SGCC). Le problème consiste à mettre en oeuvre un système de détection de différents défauts sur des bouteilles en verre. Un pré-traitement d'image permet d'extraire des caractéristiques morphologiques à partir desquels se fait l'analyse des défauts. Le système utilisé actuellement par SGCC est de type <<boîte-noire>> et est peu flexible. SGCC souhaite donc un système de reconnaissance capable de :

extraire une explication simple des critères ayant conduit à la reconnaissance du défaut,
manipuler le paramétrage de reconnaissance par une action simple,
pouvoir apprendre de nouveaux défauts : actuellement, seuls six défauts sont traités.

La première partie du travail a consisté à réaliser une classification floue des défauts et à extraire deux ou trois règles floues par défaut, à partir des paramètres morphologiques. Les résultats obtenus sont largement supérieurs à ceux de SGCC.

Système d'aide à la décision pour une unité d'agglomération

Participant : Pierre Yves Glorennec

Mots-clés : commande floue, représentation des connaissances, automatisation d'un procédé industriel

Une unité d'agglomération produit un mélange de carbone, de calcine et de fer pour les hauts-fourneaux. Une telle unité traite des volumes importants (environ une tonne d'aggloméré par heure), et tourne jour et nuit dans des conditions de température, de poussière et de vibrations extrêmes. Sa marche est assurée par des opérateurs qui ont à régler empiriquement de multiples paramètres (un opérateur est formé <<sur le tas>> en trois ans). L'usine Sollac de Fos-sur-Mer a décidé d'automatiser progressivement certaines fonctions de l'agglomération, et a décidé de traduire par des règles floues la connaissance des opérateurs.

A l'heure actuelle, la régulation du niveau d'un silo est réalisée par un système de règles floues et est opérationnelle depuis mars 1996. Une autre sous-fonction a été mise en service en juin 1997.

Ce travail est ``nominé" pour l'attribution du prix 1997 de l'Association Technique de la Sidérurgie (ATS). Une bourse CIFRE est en cours de montage.

Régulation thermique dans le bâtiment

Participants : Pierre Yves Glorennec , Gyorgy Ambrozy , Alain Gauthreau , Farida Benmakrouha ,

Mots-clés : commande floue, systèmes inertiels, prévisions météorologiques

Le problème traité est l'utilisation des données de Météo-France pour la gestion, en boucle ouverte et par anticipation, de planchers chauffants ou, plus généralement, de systèmes ayant une grande inertie thermique comme un réseau de chaleur. L'action a démarré en 1994 et a concerné une crèche municipale, pratiquant le chauffage par intermittence, et un immeuble collectif. Un système de règles floues prend en compte l'évolution prévue de la température et de l'ensoleillement pour gérer directement la chaudière. Une interface permet à l'utilisateur de connaître, en langage naturel, quel est le mode de fonctionnement de la chaudière et ses raisons. La phase préliminaire du travail est terminée. Elle a associé, outre Météo-France, l'ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie), Gaz de France et la société Elyo-Ouest (filliale énergie de la Lyonnaise des Eaux). L'étape suivante consiste à développer une carte autonome. Des contacts sont en cours avec la société WIT.

Ce travail est <<nominé>> pour les 13èmes Trophées de l'innovation de la Lyonnaise des Eaux.

Evaluation d'une simulation de système

Participants : Annie Morin .

Mots-clés : Donnés simulées, tests non-paramétriques

Il s'agit d'évaluer un système simulé dans différentes conditions sur des données confidentielles. La sortie du système est constituée de dix paramètres dont on étudie la distribution suivant les conditions initiales (vingt jeux de conditions initiales différentes). On dispose aussi d'une observation réelle (non simulée) pour chaque jeu de conditions initiales. Le problème est de décider si, oui ou non, la valeur observée est conforme au modèle de simulation. Les méthodes proposées utilisent pour l'essentiel le test de Kolmogorov-Smirnov.

Analyse de structures vibrantes - Projet Eureka-Sinopsys

Contrat n° 2 96 C 295 00 31301 00 6 - Décembre 1995/Novembre 1997

Participants : Michèle Basseville , Maher Abdelghani , Albert Benveniste .

Le projet participe, en collaboration avec le projet Meta2 (M. Goursat), au projet Eureka-Sinopsys sur l'analyse de structures vibrantes en ambiance de travail. Outre l'Inria, sont membres de ce projet LMS-Louvain, Belgique (maître d'oeuvre), ISMC-Louvain, Belgique, KUL-Louvain, Belgique, Sopemea-Villacoublay, France, VUM-Manchester, UK, Université de Cracovie, Pologne, PZL-Swidnik, Pologne, Saab-Linköping, Suède.

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