Contribution à l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des Systèmes Instrumentés de Sécurité à Intelligence Distribuée

Contribution to assessing the dependability of safety instrumented systems integrating intelligence

• Auteur / Autrice : Abdelhak Mkhida
• Direction : Jean-François Aubry, Jean-Marc Thiriet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et traitement du signal
• Date : Soutenance le 14/11/2008
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Michel Robert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Aubry, Jean-Marc Thiriet, Michel Robert, Yvon Voisin, Mireille Bayart, Frédéric Kratz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yvon Voisin, Mireille Bayart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesures de sécurité

Industrie

Monte-Carlo, Méthode de

Mots clés libres

Instruments Intelligents

Simulation de Monte-Carlo

Réseaux à activité stochastique

Probabilité de défaillances

Système Instrumenté de Sécurité

Systèmes d’Automatisation à Intelligence Distribuée

Intelligent Instruments

Monte-Carlo simulation

Stochastic Activity Network

Probability of Failure

Intelligent Distributed Control Systems

Safety Instrumented Systems

Résumé

L’incorporation des instruments intelligents dans les boucles de sécurité nous mène vers une sécurité intelligente et les systèmes deviennent des « systèmes instrumentés de sécurité à intelligence distribuée (SISID) ». La justification de l’usage de ces instruments dans les applications de sécurité n’est pas complètement avérée. L’évaluation de la sûreté de fonctionnement de ce type de systèmes n’est pas triviale. Dans ce travail, la modélisation et l'évaluation des performances relatives à la sûreté de fonctionnement des systèmes instrumentés de sécurité (SIS) sont traitées pour des structures intégrant de l’intelligence dans les instruments de terrain. La méthodologie que nous utilisons consiste en la modélisation de l’aspect fonctionnel et dysfonctionnel de ces systèmes en adoptant le formalisme basé sur les réseaux de Petri stochastiques qui assurent la représentation du comportement dynamique de ce type de systèmes. La modélisation est traitée sous la forme d’une approche stochastique utilisant les réseaux d’activité stochastiques SAN (Stochastic Activity Network). L’introduction d’indicateurs de performances permet de mettre en évidence l’effet de l’intégration des niveaux d’intelligence dans les applications de sécurité. La méthode de Monte Carlo est utilisée pour évaluer les paramètres de sûreté de fonctionnement des SIS en conformité avec les normes de sécurité relatives aux systèmes instrumentés de sécurité (CEI 61508 et CEI 61511). Nous avons proposé une méthode et les outils associés pour approcher cette évaluation par simulation et ainsi apporter une aide à la conception des systèmes instrumentés de sécurité (SIS) intégrant quelques fonctionnalités des instruments intelligents

The incorporation of intelligent instruments in safety loops leads towards the concept of intelligent safety and the systems become “Intelligent Distributed Safety Instrumented Systems (IDSIS)”. The justification for using these instruments in safety applications is not fully proven and the dependability evaluation of such systems is a difficult task. Achieved work in this thesis deals with modelling and thus the performance evaluation relating to the dependability for structures which have intelligence in the instruments constituting the Safety Instrumented Systems (SIS). In the modelling of the system, the functional and dysfunctional aspects coexist and the dynamic approach using the Stochastic Activity Network (SAN) is proposed to overcome the difficulties mentioned above. The introduction of performance indicators highlight the effect of the integration of intelligence levels in safety applications. Monte-Carlo method is used to assess the dependability parameters in compliance with safety standards related to SIS (IEC 61508 & IEC 61511). We have proposed a method and associated tools to approach this evaluation by simulation and thus provide assistance in designing Safety Instrumented Systems (SIS) integrating some features of intelligent tools