CRAN - Campus Sciences
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Sujet de Thèse : Apport du paradigme de regénération à la maintenance prédictive des systèmes
Dates : 2014/10/07 - 2017/09/30
Etudiant : Laetitia DIEZ
Directeur(s) CRAN : Eric LEVRAT , Pascale MARANGE
Description : Depuis plusieurs années, nous développons au sein du laboratoire des travaux en maintenance prévisionnelle et plus spécifiquement en pronostic et aide à la décision. Dans ces travaux, la surveillance des déviations des propriétés des flux de matière, d'énergie, transformés par un système, couplé à un raisonnement abductif permet de remonter aux causes possibles de ces déviations de dysfonctionnement et de déclencher des actions de maintenance prévisionnelle permettant de maintenir le système en conditions opérationnelles. Cette approche a été déployée dans de nombreux cas d’application (transport, énergie, …), qui ont montré sa pertinence et son impact sur les performances des systèmes.
Les entreprises cherchent à se mettre en conformité avec les exigences de développement durable avec pour objectif de produire des biens et service en limitant fortement la consommation et le gaspillage des matières premières, des sources d'énergies non renouvelables et d’autre part de refermer le cycle de vie des produits, des déchets, des matériaux et de l’énergie, pour être réutilisés. Ainsi l’écologie industrielle part du principe que la durabilité est due à la cyclicité des écosystèmes, et qui conduit à repenser la manière de concevoir les systèmes industriels, afin que les filières industrielles puissent interagir non seulement entre elles mais également avec l’environnement naturel. Ce paradigme est appelé la Régénération.
Le paradigme de régénération fait apparaître la notion de sphère naturelle (biosphère) et de technosphère et l’interaction entre les deux cycles se fait par la notion de nutriments représentant tout élément utilisé dans la technosphère ou dans la biosphère. Il est possible de différentier deux types de nutriments : les biologiques qui regagne la sphère naturelle sans perturbation et les techniques qui doivent rester le plus longtemps possible dans la technosphère car nuisibles pour la sphère naturelle.
La mise en place du paradigme de régénération est peu abordée dans la littérature. En 2013 les travaux de master de L. Diez ont permis d’approfondir et de formaliser la notion de nutriment, en considérant que les flux transformés par un système, mais aussi les composants constituant ce système sont des nutriments (vision récursive), dont les propriétés sont porteuses de leur capacité à la regénération (potentiel de regénérabilité).
L’objet de cette thèse est de montrer l’apport du paradigme de regénérabilité sur la maintenance prévisionnelle, par le déclenchement d’actions de maintenance prévisionnelle sur les systèmes de production des nutriments ou sur les nutriments/composants de systèmes (vision récursive) afin de conserver le potentiel de regénérabilité.

Les nutriments sont soumis dans leur(s) vie(s) à des transformations de leur propriétés qui peut conduire à diminuer voire annuler leur potentiel de poursuite de leur vie dans la technosphère ou de retour dans la biosphère. Certaines de ces transformations sont prescrites et maîtrisées lors de leur fabrication par des système (ex : transformation du pétrole en plastique, fabrication de pare-chocs en plastique…) dans les premières phases de la vie « technique » des nutriments. Les nutriments sont assemblés, intégrés comme des composants, des sous-ensembles de systèmes pour supporter des fonctions et assurer des services (pare-choc d’une automobile, machine outil…). Ils entrent alors dans une phase d’exploitation dans laquelle ils sont susceptibles de vivre d’autres transformations de leurs propriétés par des conditions d’exploitation du système en dehors des conditions nominales ou par des actions de maintenance sur le système. Ces transformations sont alors subies, le nutriment peut à cette occasion perdre son potentiel de regénérabilité.
C’est dans la phase de vie d’exploitation/maintenance du système de production du nutriment ou du système dont les nutriments sont les composants que nous souhaitons apporter une contribution originale au maintien en conditions opérationnelles des systèmes et au maintien du potentiel de régénérabilité des nutriments. En effet, le paradigme de regénérabilité permet d’aborder la maintenance prévisionnelle sous un angle original, et parallèlement la maintenance prévisionnelle peut contribuer au paradigme de regénérabilité.
L’objet de cette thèse est de fonder les principes du paradigme de regénération pour déterminer les types et les propriétés des nutriments : quelles doivent être les propriétés des éléments/nutriments pour qu’ils puissent prolonger leur vie dans le cycle industriel ou retourner dans le cycle naturel (pour ceux issus du cycle naturel)? Quel est l’impact des diverses transformations subies par les éléments/ nutriments au cours de leur vie, sur ces propriétés ?
Il s’agit ensuite de surveiller les conditions de fabrication ou d’exploitation des nutriments, afin de détecter des conditions d’exploitation impactant les propriétés des nutriments et ne permettant plus de respecter des exigences sur ces propriétés pour leur regénération, de déclencher des actions de maintenance prévisionnelles pour limiter ou inhiber ces transformations subies. Il s’agit également de définir des contraintes de réalisation d’actions de maintenance permettant de respecter ces exigences.
Les travaux menés dans cette thèse porteront sur trois points :
• Identifier et quantifier/qualifier les propriétés des nutriments. Celles-ci peuvent être liées d’une part à la sphère naturelle, c’est-à-dire spécifier les exigences des nutriments rejetés et leurs impacts sur la sphère naturelle et d’autre part à la technosphère pour spécifier des exigences de réutilisabilité.
• Modéliser les interactions entre les propriétés et les transformations subies par le nutriment. Le nutriment va subir de sa conception à sa fin de vie des transformations. Il s’agit de modéliser l’impact des transformations.
• Définir des stratégies de maintenance. A partir de la modélisation de l’interaction transformation/propriétés, il s’agit de définir les actions de maintenance prévisionnelle pour assurer la regénération des nutriments dans la technosphère (respects des exigences de regénérabilité sur les propriétés des nutriments), d’évaluer l’impact des actions de maintenance sur les propriétés des nutriments (non respects des exigences de regénérabilité) jusqu’à les rendre nuisibles pour la sphère naturelle.
Mots clés :
Département(s) :
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques