Fusion de décisions dédiée à la surveillance des systèmes complexes

Decision fusion dedicated to the monitoring of complex systems

• Auteur / Autrice : Khaoula Tidriri
• Direction : Teodor Tiplica, Sylvain Verron, Nizar Chatti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés de Fabrication, Optimisation de Process et de Produits
• Date : Soutenance le 16/10/2018
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315) - Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Kamal Medjaher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Audine Subias, Belkacem Ould Bouamama
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Louise Travé-Massuyès, Didier Theilliol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Statistique bayésienne

Systèmes complexes

Détection de défaut (ingénierie)

Mots clés libres

Détection

Pronostic

Fusion de décisions

Réseaux Bayésiens

Detection

Diagnosis

Prognostic

Decision fusion

Complex systems

Bayesian networks

Résumé

Le niveau de complexité croissant des systèmes et les exigences de performances et de sûreté de fonctionnement qui leur sont associées ont induit la nécessité de développer de nouvelles approches de surveillance. Les travaux de cette thèse portent sur la surveillance des systèmes complexes, notamment la détection, le diagnostic et le pronostic de défauts, avec une méthodologie basée sur la fusion de décisions. L’objectif principal est de proposer une approche générique de fusion de diverses méthodes de surveillance, dont la performance serait meilleure que celles des méthodes individuelles la composant. Pour cela, nous avons proposé une nouvelle démarche de fusion de décisions, basée sur la théorie Bayésienne. Cette démarche s’appuie sur une déduction théorique des paramètres du Réseau Bayésien en fonction des objectifs de performance à atteindre en surveillance. Le développement conduit à un problème multi-objectif sous contraintes, résolu par une approche lexicographique. La première étape se déroule hors-ligne et consiste à définir les objectifs de performance à respecter afin d’améliorer les performances globales du système. Les paramètres du réseau Bayésien permettant de respecter ces objectifs sont ensuite déduits de façon théorique. Enfin, le réseau Bayésien paramétré est utilisé en ligne afin de tester les performances de la fusion de décisions. Cette méthodologie est adaptée et appliquée d’une part à la détection et au diagnostic, et d’autre part au pronostic. Les performances sont évaluées en termes de taux de diagnostic de défauts (FDR) et taux de fausses alarmes (FAR) pour l’étape de détection et de diagnostic, et en durée de fonctionnement avant la défaillance du système (RUL) pour le pronostic.

Nowadays, systems are becoming more and more complex and require new effective methods for their supervision. This latter comprises a monitoring phase that aims to improve the system’s performances and ensure a safety production for humans and materials. This thesis work deals with fault detection, diagnosis and prognosis, with a methodology based on decisions fusion. The main issue concerns the integration of different decisions emanating from individual monitoring methods in order to obtain more reliable results. The methodology is based on a theoretical learning of the Bayesian network parameters, according to monitoring objectives to be reached. The development leads to a multi-objective problem under constraints, which is solved with a lexicographic approach. The first step is offline and consists of defining the objectives to be achieved in order to improve the overall performance of the system. The Bayesian network parameters respecting these objectives are then deduced theoretically. Finally, the parametrized Bayesian network is used online to test the decision fusion performances. These performances are evaluated in terms of Fault Diagnostic Rate (FDR) and False Alarm Rate (FAR) for the detection and diagnosis stage, and in terms of Remaining Useful Life (RUL) for the prognosis.