Objectifs scientifiques

La conduite de procédés met en jeu un ensemble de processus complexes couvrants des modes opératoires variés (en production, en arrêt, en démarrage, etc.) adaptés à la criticité des modes d’exploitation rencontrés (conduite normale, conduite incidentelle et accidentelle) selon des constantes de temps différentes (conduite en temps réel, maintenance hors ligne, . . .). Aujourd’hui, ces processus reposent sur des interactions entre les différents métiers de la conduite (planificateurs, opérateurs, agents de maintenance) et des systèmes propriétaires hétérogènes (système numérique de conduite, et généralement limités à la phase de production normale). Le démonstrateur CISPI illustre les travaux de recherche du département ISET dans le domaine de l’Ingénierie Système et de la Sûreté de Fonctionnement.

Dans le domaine de l’Ingénierie Système, la plateforme sert de support à la spécification, la conception et la validation de systèmes complexes intégrant des composantes techniques, organisationnelles et humaines. L’accent est mis sur le développement de modèles, méthodes et outils pour l’Ingénierie Système. Dans ce domaine, la plateforme a notamment servi de support expérimental aux travaux de Fabien BOUFFARON (thèse soutenue en 2016) portant sur la co-spécification et la co-simulation de modèles hétérogènes (système physique, système de conduite, système de commande, systèmes d’actionnement et de mesure, etc.) pour la conduite interactive d’un procédé industriel critique.

Dans le domaine de la Sûreté de fonctionnement, la plateforme sert de support expérimental à la conception de conduite sûre et intégrant les dimensions exploitation, surveillance et maintenance. Les premiers travaux initiés dans le cadre de la thèse de Dragos DOBRE (2010) ont porté sur le développement d’un Système Interactif d’Aide à la Conduite. Les travaux de Thomas COCHARD (2017) couplés au post-doc de Mohamed Bouazziz (2015) ont porté sur la génération automatique et la vérification formelle de procédures de conduites, ainsi que sur le développement d’un système d’aide à la décision basé sur des techniques de classification des séquences admissibles obtenues. L’objectif est d’apporter une assistance aux planificateurs en proposant et en classant (selon des critères de performances, de disponibilité, de bilans de santé) des séquences actions permettant d’atteindre une situation « objectif », tout en respectant les contraintes de sécurité liées au procédé. Ces travaux contribuent également à la validation des architectures de processus industriels critiques : l’un des principaux défis consiste à fournir une garantie que l’architecture conçue sera capable de réagir en toute sécurité à des situations et des événements critiques. Enfin, la plateforme sert également de démonstrateur pour des actions de recherche dans le domaine de la maintenance, du pronostic et du PHM, notamment au travers des outils développés par la société PREDICT

Description

Le procédé du démonstateur est composé d’un ensemble de cuves, vannes (23 manuelles et 7 pilotées), pompes (4), tuyauteries et instruments de mesure (capteurs de débit, de hauteur . . .). Il est pilotable à distance depuis une salle de commande ou en local, via une architecture de contrôle/commande de sécurité, basée sur du matériel Siemens (Automate S7 315F 2PN/DP, boitiers d’E/S déportés ET200S et ET200SF, écran MP377).

L’architecture de communication est répartie sur 2 réseaux. D’une part, le réseau « industriel » met en interaction les équipements décentralisés de commande, et d’autre part le réseau « d’entreprise » où circulent des informations très diverses (enseignement/recherche, comptabilité, internet). Cette stratégie sécurise les échanges entre composants de la plateforme face aux attaques potentielles (virus, malware), et rend les communications indépendantes de la charge du réseau d’entreprise (téléchargements, visioconférences, . . .). Un serveur OPC (OLE for Process Control) sert de pont entre ces 2 réseaux afin que les applications distantes de la salle de commande puissent superviser le procédé. Le réseau « industriel » est constitué de solutions hétérogènes (RFID,Wifi IEEE 802.15.4, Profisafe, Wifi 802.11.g et Ethernet filaire) pour faire communiquer les différents composants « intelligents ». Afin d’assurer l’interopérabilité des composants, plusieurs passerelles ont été développées et/ou utilisées. La passerelle Stargate Net Bridge de Crossbow assure la remontée des informations du réseau de capteurs sans-fil MICAz vers la supervision. La mise en oeuvre de nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication (serveur OPC, VLAN industriel, VLAN CRAN, serveurs web dans les API, . . .) permet d’ouvrir l’automatisation de la plateforme au réseau d’entreprise (salle de commande, ERP, etc.) et à Internet (e-supervision).

Outils logiciels :

— Ingénierie système : IBM Rational Rhapsody ;
— Ingénierie contrôle/commande : Siemens Step 7, WinCC, iMap;
— Réseaux de capteurs sans fil : Crossbow MoteConfig, XSniffer ;
— Simulation : Dassault Systèmes Dymola;
— PHM : Predict Suite Casip/Kasem.