Développement d'une méthode commune de diagnostic et pronostic basée sur un cadre formel de modélisation génériqueApplication à un module électro-hydrostatique aéronautique

Development of a diagnosis and prognosis method based on a generic modeling framework : application to an electro hydrostatic module

• Auteur / Autrice : Garance Vinson
• Direction : Michel Combacau, Jean-Charles Maré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maintenance automatisée

Industrie aéronautique

Mots clés libres

Diagnostic

Pronostic

Health-Monitoring

Modélisation

Actionneur électro-hydrostatique

Résumé

L'industrie aéronautique est un marché en perpétuelle évolution où les exigences sur les équipements sont hautes, et où la concurrence est rude entre les équipementiers. Il est donc primordial de tenir les enjeux de réduction de coût et de délai, de qualité, de fiabilité, de disponibilité opérationnelle et de sûreté de fonctionnement. L'un des leviers sur lesquels peuvent appuyer les équipementiers pour rendre leurs produits plus attractifs aux yeux des compagnies aériennes est l'optimisation des opérations de maintenance. Dans cette optique, une voie de plus en plus explorée par les industriels est le suivi de l'état de santé. Dans l'objectif de proposer l'intégration du diagnostic et du pronostic dans une même méthode, ces travaux proposent une approche formelle de suivi de l'état de santé des équipements, dont une finalité permettra d'optimiser l'organisation des opérations de maintenance. La méthode est basée sur un cadre de modélisation générique. Ce cadre permet de représenter le comportement de tout système complexe à un instant donné, ainsi que l'évolution de son état de santé dans le temps en fonction du stress qu'il subit. Le modèle ainsi construit synthétise les informations nécessaires à la fois au diagnostic et au pronostic. Le diagnostic permet de connaître l'ensemble des endommagements et fautes présents dans les différents composants du système, et les éventuelles pertes de performance et défaillances associées. Le pronostic permet, à partir du résultat de diagnostic, de prédire l'état de santé futur du système et d'en déduire la nature et les instants d'apparition des futures défaillances. Les métriques de performance du diagnostic et du pronostic, ainsi que les incertitudes liées au pronostic, sont discutées et intégrées à l'approche formelle. L'application choisie pour ce travail de recherche est le groupe moto-pompe d'actionneurs électro-hydrostatiques, une technologie poussée par Messier-Bugatti-Dowty pour répondre aux besoins des futurs avions tout électriques. La démarche de suivi de l'état de santé porte sur deux éléments critiques : la machine synchrone à aimants permanents et la pompe hydraulique. L'application montre la faisabilité du suivi de l'état de santé, et met en évidence des verrous qu'il convient de traiter de manière pluridisciplinaire pour obtenir, en particulier, des lois de vieillissement réalistes.

The aviation industry is a changing market where demands on the equipment are high, and competition is fierce among manufacturers. Therefore cost reduction, quality, reliability, operational availability and dependability become the cornerstone of this industry. One of the levers that can support manufacturers to make their products more attractive for airlines is the optimization of maintenance. A way to achieve this is health-monitoring. In order to provide the integration of diagnosis and prognosis in one same method, this thesis proposes a formal approach of health-monitoring. One of the aims is to help in the optimization of maintenance operation. The method is based on a generic modeling framework. This framework represents the behavior of any complex system at a given time, and the evolution of its health over time depending on the stress it undergoes. The model summarizes the information needed for both diagnosis and prognosis. The diagnosis provides a good knowledge of all the damages and faults present in the components of the system, and any associated losses of performance and failures. From the result of diagnosis, the prognosis allows the prediction of the future health state of the system and the deduction of the nature and the times of occurrence of future possible failures. Performance metrics in the diagnosis and prognosis, as well as uncertainties related to prognosis, are discussed and integrated in the formal approach. The chosen application is the motor-pump of an electro-hydrostatic actuator, a technology pushed by Messier-Bugatti-Dowty to meet the needs of future all-electric aircrafts. The process of monitoring the health state focuses on two critical elements: a synchronous permanent magnet machine and a hydraulic pump. The application shows the feasibility of health-monitoring, and highlights the problems that should be treated in the future to obtain, in particular, realistic aging laws.