Méthodes et outils de la SdF: Adéquation, limites challenges. SIGNORET Jean-Pierre SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Généralités - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Définition très générale Définition du “RISQUE” SIS SDF Sécurité Environnement Disponibilité de Production (RAM) Fréquence 2 Dimensions Conséquences "Dependability" Définition très générale Investissements Safety Production Divers risques ==> Diverses études - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Estimateurs Conservatifs Estimateurs Réalistes Sécurité versus Disponibilité de Production Sécurité Besoins en données de plus en plus précises Événements Rares X Grosses Conséquences Autorités de sûreté SIS Estimateurs Conservatifs RAM Besoin de méthodologies adaptées Disponibilité Événements Fréquents X Petites Conséquences Aide à la Décision Estimateurs Réalistes - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Un corpus complet de méthodes et outils Approches simples Attention au Simplisme ! Depuis 50 ans Modèles de Base Analyses Qualitative & Quantitative Analyse Fonctionnelle Analyse Préliminaire Des Risques AMDE(C) HAZOP -Comment ça marche -Identification des risques -Analyses haut niveau Calculs approchées Modèles Statiques Diagrammes de fiabilité Arbres de défaillances Réseaux de fiabilité Sens du progrès Tendance actuelle SIS -Pt de vue structurel -Combinaison de défaillances Calculs analytiques Approche Markovienne Réseaux de Petri & Monte Carlo Langage formels & Monte Carlo ... Modèles Dynamiques Monte Carlo -Analyse en profondeur -Point de vue comportemental Approches systémiques RAM SIS - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Attention aux incidences systémiques Analyse LEGO !! Ce n'est pas parce que toutes les parties sont optimum que le système global est optimum Analyse systémique Aristotle Bellman Gödel Approche systémique obligée Le "tout" est plus que la somme de ses parties - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Sécurité fonctionnelle - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Liens avec les définitions classiques Concepts CEI Concepts traditionnels Paramètre classique Probability of Failure on Demand Indisponibilité Faible demande Indisponibilité PFD PFD(t) = U(t) Paramètre "Exotique" ! Probability of Failure per Hour Défiabilité (Protection ultime) Mode Continu Intensité inconditionnelle de défaillance PFH PFH(t) = w(t) Indisponibilité (Protection non ultime) Aucun problème avec les approches conventionnelles - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Exemple typique Attention aux calculs simplistes P ??? Résultats non PT1 PT2 2/3 LS PT3 SDV ESDV 1/2 Résultats non conservatifs Inacceptable pour la sécurité P ??? Components "raisonnablement" indépendant Il faut améliorer les calculs Calculs couramment rencontrés SIS ESDV Failed SDV CCF Valves PT1 Failed PT2 Failed PT3 Failed Sensors Logic solver Valves CCF SIS Défaillant Défaillance de Cause commune DCC Vannes Vannes défaillantes Logic solver défaillant Capteurs défaiilants DCC Capteurs PFDavg8 PFDavg7 PFDavg1 probabilité moyenne de défaillance ESDV Défaillante SDV Défaillante PT1 Défaillant PT2 Défaillant PT3 Défaillant PFDavg2 PFDavg3 PFDavg4 PFDavg5 PFDavg6 - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Calculs rigoureux: PFD(t) ARALIA PFDavg PFD(t) PFD(t) PFD(t) PT1 PT2 2/3 LS PT3 SDV ESDV 1/2 ARALIA Indisponibilité SIS Paramètres choisis pour obtenir une "belle" courbe! Max Moyenne PFD(t) Courbes en dents de scie Capteurs courbes en dents de scie SIS ESDV Failed SDV CCF Valves PT1 Failed PT2 Failed PT3 Failed Sensors Logic solver Valves CCF HIPS Vannes PFD(t) ESDV Défaillante SDV DCC Vannes PT1 Défaillant PT2 Défaillant PT3 Défaillant Capteurs défaillants Logic solver défaillant Vannes défaillantes DCC PFD(t) - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Au delà des limites de l'ADD Aspects dynamiques Dépendances Modèles comportementaux Systèmes Multi phase Explosion combinatoire Markov + calculs analytiques Composants individuels RdP + Monte Carlo Systèmes - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Approche mixte: BdF/Réseaux de Petri Ressources réparation Mobilisation Pièces de rechange DCC l DU d = t mod t m ?RA = true ! RA = false Transition Place Prédicat Assertion Délai stochastique déterministe Jeton Tr1 Tr3 Tr4 =0 !RA = true R W DD !-Ci ! Ci W DU R l p ! - Ci NbR =NbR 1 m ?CCF DD =NbR+1 Composant simple RR T F( q , t ) ? Dccf !If CCF then OL SP C l CCF !CCF nC DCC ! - Dccf ? e ? NbR >0 =0 nM M d w Équipe de réparation OL Composant simple périodiquement testé Modèle global (mixte BdF/RdP) ! PFD PFDavg Composant simple Défaillance révélées A B E F C 2/3 D O1 O2 O3 Av U ?O3 Failure Restoration ? - O3 O1 = Ca.Cb + Ca.Cd + Cb.Cc DD l ! - Ci W m Rl Fd 1st Failure O2 = O1.Cd O3 = O2 .( Ce +Cf ) - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Disponibilité de Production - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Du binaire au multi-états ADD RBD Modèles non Booléens Systèmes Multi États Capacité 70 kbd Process Process B C D Puits 100 kbd 90 kbd 90 kbd 70 kbd 50 kbd 50 kbd 40 kbd 40 kbd 0 kbd 0 kbd Impossible de séparer en bon et mauvais états Client Client 30 kbd 30 kbd Multiples niveaux de Production - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Politique de Maintenance curative Équipement permettant la meilleure récupération Priorité de réparation Pièces de rechange Pertes immédiates 1 Toute défaillance doit être réparée Maintenance Curative Mobilisation du support d'intervention Défaillances critiques Pertes pendant réparation Pas de pertes 2 Autres défaillances 3 Défaillances dégradées Équipe(s) de maintenance - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

B D C ... et plein d'autres paramètres ... Wells Arrêt d'urgence Météo Hydrates Paraffines Sable Réparations "suspendues" Arrêt d'urgence Météo Préservation Nuit & jour B C D Wells Philosophie d'opération Transport Maintenance préventive Stockage "Nomination" Installations inhabitées Profils de production etc... - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

ó õ Systèmes de taille industrielle: quête pour un modèle Markov x(t) dt D Un saut "qualitatif" est nécessaire Markov Réseaux de Petri 100 à 1 000 000 états Voie analytique 6-7 à 10-12 components Automates à états finis Besoin de modèles comportementaux Auto approximation Simulation de Monte Carlo Seuls les états important se manifestent - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

RdP avec "Prédicats" & "Assertions" MOCA RP V12 Place: État potentiel Jeton: État actuel Loi de probabilité Assertions: -Équipe de réparation disponible -Capacité = 90 ! Bibliothèque Transition: Événement potentiel Marche la Assertion: Capacité = 0! Défaillance !!Ca=0 !!RP=True !!Ca=90 Prédicat: "Équipe de réparation disponible ?" Attente Fin Rep. ma d=0 ??RP==True Début Rep. Assertion: "Équipe de réparation indisponible!" !! RP = false Réparation - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Modèle simple de production 90 100 40 70 B C D Wells Assertion 90 40 40 70 100 Production = 70 = 90 = 90 Prod = Min ( Cw , Cc + Cb , Cd ) ??RP==True !! RP=false lw !!Cw=0 !!Cw=90 mw d=0 !!RP=True ??RP==True !! RP=false lb !!Cb=0 !!Cb=70 mb d=0 !!RP=True ??RP==True !! RP=false lc !!Cc=0 !!Cc=40 mc d=0 !!RP=True ??RP==True !! RP=false ld !!Cd=0 !!Cd=100 md d=0 !!RP=True - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Exemple de résultats Pertes Productions Coûts etc. Fiabilité Fréquences Sensibilité Disponibilité - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Challenges & Conclusions - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Nouveaux paramètres probabilistes Raccourcissement des délais Progrès & Challenges Reconfigurations Augmentation de la complexité Nouveaux paramètres probabilistes Augmentation demande Raccourcissement des délais Besoin d'améliorations Convivialité Fiabilité dynamique RdP à prédicats et assertions Langages formels MOCA-RP ALTARICA Bibliothèque Bibliothèque Modèles graphiques similaires aux BDF Adorés par les ingénieurs ! - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Conclusion Monte Carlo: seule voie réaliste pour les systèmes industriels Comportement dynamique Systèmes de taille industrielle Taille Linéaire Modélisation Automates Ouvert & Flexible Depuis 1982 MOCA-RP Modularisation Vers une machine virtuelle RdP stochastiques généralisés Stepper Modèles Graphiques Réalité non distordue Debogage Depuis 2002 Depuis 2004 Compréhensibilité Peta Flops Langages formels RdP Pred. & Ass. Giga Flops Exa Flops Tera Flops Calculs rapides Calculateur Altarica MOCA-RP Accélération Calculs Auto approximation Intervalle de confiiance Précision - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Pour terminer ARALIA MARK XPR Des méthodes efficaces existent pour modéliser les systèmes complexes Améliorations majeures depuis 10 ans On arrive à traiter la plupart des problèmes rencontrés Une "certaine" expertise est nécessaire Trouver de bons prestataires est parfois difficile Des universités travaillent sur ce sujet La recherche continue ... MOCA-RP AltaRica Collaborations Stagiaires - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009

Des questions ? That's all folks - SMAI-IMdR, PAU, 6 Février 2009