Contribution à la mise au point d'une approche intégrée analyse diagnostique/analyse de risques

195 Pages·2017·3.89 MB·French

by  Matthieu Desinde

Contribution à la mise au point d’une approche intégrée
analyse diagnostique / analyse de risques
Matthieu Desinde
To cite this version:
Matthieu Desinde. Contribution à la mise au point d’une approche intégrée analyse diagnostique /
analyse de risques. Automatique / Robotique. Université Joseph-Fourier- Grenoble I, 2006. Français.
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Université Joseph Fourier Grenoble 1
No. attribué par la bibliothèque
THESE
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE JOSEPH FOURIER - GRENOBLE
Spécialité : AUTOMATIQUE-PRODUCTIQUE
préparée au Laboratoire d’Automatique de Grenoble
dans le cadre de l’École Doctorale :
Électronique, Électrotechnique, Automatique, Traitement du Signal
présentée et soutenue publiquement
par
Matthieu DESINDE
13 Décembre 2006
le
Titre :
Contribution à la mise au point d’une approche intégrée
analyse diagnostique / analyse de risques
Directeurs de thèse :
M. Jean-Marie FLAUS (LAG - UJF)
M. Stéphane PLOIX (LAG - INPG)
JURY :
Mme Suzanne LESECQ Président
Mme Louise TRAVE-MASSUYES Rapporteur
M. Yves DUTUIT Rapporteur
M. Jean-Pierre BOVEE Examinateur
M. Jean-Marie FLAUS Directeur de thèse
M. Stéphane PLOIX Co-encadrant

à Audrey pour sa patience,
à mes parents, loin des yeux mais toujours dans mon coeur.
Si j’avais une heure de ma vie pour résoudre un problème dont ma vie
dépende, je passerais :
– 40 mn à l’analyser
– 15 mn pour en faire la revue critique
– 5 mn pour le résoudre
A. Einstein

Remerciements
Je souhaiterais remercier sur cette page tous ceux et celles qui ont contribué de près ou de
loin à ces travaux de thèse, en particulier :
– Madame Louise TRAVE-MASSUYES et Monsieur Yves DUTUIT, rapporteurs de mes
travaux de thèse, pour m’avoir fait l’honneur d’évaluer les résultats de mes recherches et
d’avoir pris le temps de venir assister à ma présentation orale
– Monsieur Jean-Pierre BOVEE, examinateur, pour avoir apporter son point de vue indus-
triel sur mes travaux
– Madame Suzanne LESCEQ d’avoir accepté d’évaluer mon travail et de participer à mon
jury en tant que Président
– Monsieur Stéphane PLOIX, mon co-encadrant, et Monsieur Jean-Marie FLAUS, mon
directeur de thèse, pour m’avoir supporté pendant 3 ans :) et pour m’avoir apporté énor-
mémentdechosessurleplanpersonneletscientifique(lasagesseetlarigueur entreautres
choses). J’ai eu un grand plaisir de travailler avec eux et je souhaite à tout doctorant qui
prépare sa thèse d’avoir des encadrants tels qu’eux
Je voudrais également remercier ceux et celles que j’ai côtoyés au sein du laboratoire et qui
travaillent “dans l’ombre”, mais qui, je pense, participent également indirectement à la réussite
des thèses parleur sympathie et enthousiasme :jepenseà Patricia, Marie-Rose, Marie-Thèrèse,
Virginie, Marielle, et tous les autres.
Enfin, je remercie tous mes amis et amies au sein du laboratoire, avec qui j’ai partagé mes
moments de bonheur et aussi mes moments difficiles. Sans amitié solide et sans une bonne
ambiance, je pense que le travail est voué à l’échec. C’est donc aussi grâce à vous mes amis que
mes travaux de recherches se sont bien déroulés : je pense à Cindy, David, Laurent, Mimine,
Manu, John, Abed, Kyarash, Julien, Marc, Samir, Olivier, Jean-Luc, Alexis, Eric, tout ceux
dont j’ai oublié le prénom et qui se reconnaîtront.
Encore à tous : merci.

Table des matières
Introduction 19
1 État de l’art 23
1.1 Contexte de l’analyse des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.1 Notions de risques et notions connexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.2 Origine et finalité de l’analyse des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.2 Les différents types de méthode d’analyse de risques . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2.1 Les méthodes dites déductives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.2.2 Les méthodes dites inductives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.3 Les limites de ces méthodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.2.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.3 Modélisation systémique - Modèles de dangers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.3.1 Approche systémique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.3.2 Le modèle MADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.3.3 Le modèle MoDyF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.3.4 La modélisation par scénarii : la méthode ScénaRisK . . . . . . . . . . . 38
1.3.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.4 L’analyse diagnostique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.4.2 Le diagnostic à partir d’arbres de défaut . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1.4.3 Le diagnostic à base de cas particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
1.4.4 Le diagnostic “sans modèles” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
1.4.5 Le diagnostic à base de modèles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1.4.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
1.5 Démarche de la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2 Formalisation fonctionnelle et comportementale en vue d’une coopération
entre analyse des risques et diagnostic 55
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2 Modélisation par contraintes pour le diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2.2 Modélisation comportementale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.2.3 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.2.4 Limites de l’approche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.2.5 Lien modèle structurel/comportemental . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.2.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.3 Modélisation fonctionnelle pour l’analyse AMDEC . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.2 Formalisation de l’analyse fonctionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.3.3 Contraintes fonctionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.3.4 Matrice de dysfonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.3.5 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.3.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3 Intégration des résultats de l’AMDEC au diagnostic 87
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.1.1 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.1.2 Méthode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.2 Procédures de diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.2.1 Étape 1 : Détection des ressources en défaut . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.2.2 Étape 2 : Complétion des diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.2.3 Étape 3 : Elimination des diagnostics physiquement impossibles . . . . . 91
3.2.4 Étape 4 : Identification des modes de défauts . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.2.5 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.2.6 Analyse des procédures de diagnostic et des résultats . . . . . . . . . . . 107
3.3 Tests de bon fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.3.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.3.2 Limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.3.3 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4 Pronostic de défaillances et mise en sûreté de l’installation 113
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.1.1 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.1.2 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.2 Positionnement du problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2.1 Approches existantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2.2 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.2.3 Hypothèses et méthode de calcul des probabilités . . . . . . . . . . . . . 116
4.3 Probabilités d’occurrence et temporisation du Graphe Causal de Dysfonctionne-
ment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.3.1 Notion de FPE : Fonction de Probabilité Par Episode . . . . . . . . . . 120
4.3.2 Combinaisons logiques utilisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.3.3 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.4 Pronostic et recherche des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.4.1 Méthodologie de pronostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.4.2 Evaluation des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.5 Mise en sûreté de l’installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.6 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.6.1 Diagnostic et mise à jour de l’arbre des défaillances . . . . . . . . . . . . 137
4.6.2 Pronostic et mise en sûreté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.7 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5 Application à un procédé exothermique industriel 141
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.2 Analyse de l’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.2.1 Modélisation structurelle, fonctionnelle et comportementale . . . . . . . 144
5.2.2 Diagnostic - Pronostic - Mise en sûreté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.3 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Conclusion générale et Perspectives 175
Annexes 179
Bibliographie 187