Brevet FR2689268A1 — publié le 19931001

La présente invention concerne les dispositifs d'aide à la maintenance utilisant un système expert. On sait qu'un dispositif d'aide à la maintenance comportant un système expert est capable, à partir d'une base de connaissances décrivant des éléments reliés entre eux constituant un appareil et la topologie correspondante des liaisons, et de règles régissant leur comportement, de déduire l'identité d'un élément défectueux à partir de l'observation de l'état d'un certain nombre de ces éléments. En effet, ces éléments défectueux entraînent l'existence d'un état anormal pour un certain nombre d'éléments observables, qui sont a priori tous suspectés, ce qui définit un sous-ensemble parmi la totalité des éléments. La taille de ce sous-ensemble est progressivement réduite par déductions successives du système expert, ces déductions étant établies au moyen d'un dialogue avec un opérateur devant fournir des renseignements en réponse à des questions posées par ce système expert et lui permettant de lever les ambiguïtés quant à la possibilité de panne des éléments suspectés. I1 s'établit ainsi un cheminement, comportant à chaque étape, appelée noeud, un sous-ensemble d'éléments suspectés, lesdits renseignements permettant de passer, par une branche de ce cheminement, à un noeud aval concernant une partie de ce sous-ensemble, les éléments de la partie éliminée de ce sous-ensemble n'étant plus suspectés. On arrive ainsi, en principe, à identifier un sous-ensemble de taille réduite, tel qu'un module électronique ou un composant défectueux. Ce cheminement, tel qu'exposé ci-dessus, est cependant assez théorique, puisque, en pratique, le choix desdites branches ne peut se faire de façon entièrement déterministe, car le nombre d'observations possibles des éléments est limité. De ce fait, lesdits renseignements fournis par l'opérateur ne permettent souvent que d'obtenir une probabilité de présence de la panne dans un sous-ensemble, aiguillant le cheminement vers une branche d'un noeud, de préférence a une autre. De ce fait, le système expert, ou l'opérateur, peut être amené à une impasse, nécessitant de repartir vers le ou un noeud amont et d'explorer d'autres branches. Par ailleurs, pour la fourniture des renseignements au système expert ou le dépannage de l'appareil, l'opérateur humain doit consulter une documentation, telle que schémas, documentation du constructeur des divers éléments, notice de dépannage, qui est souvent très volumineuse et hétérogène, ce qui ne donne pas à cet opérateur une vue d'ensemble. La qualité desdits renseignements fournis et celle du dépannage risque ainsi de dépendre de la qualification de l'opérateur, alors que le temps passé en recherche sera considérable si l'appareil est complexe. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, ainsi qu'à permettre l'utilisation dudit dispositif d'aide à la maintenance à d'autres fins que le dépannage. A cet effet, selon l'invention, le dispositif d'aide à la maintenance à usages multiples pour un appareil complexe constitué d'une pluralité de sous-ensembles d'éléments, comportant - une base de connaissances décrivant lesdits éléments et la topologie de leurs liaisons dans lesdits sous-ensembles ; - un système expert apte à effectuer des étapes succes sives de détermination de sous-ensembles dudit appa reil ; et - une interface de dialogue entre un opérateur et ledit système expert, ladite interface étant apte à émettre à l'intention dudit opérateur des questions posées par ledit système expert et à recevoir dudit opérateur des renseignements destinés audit système expert en réponse auxdites questions est remarquable en ce qu'il comporte - une base documentaire constituée d'une pluralité de fichiers concernant des particularités techniques spécifiques desdits éléments ; et - des moyens d'adressage aptes à recevoir de l'interface de dialogue des données identifiant un élément déter miné, à lire dans ladite base documentaire les infor mations relatives à cet élément déterminé et à fournir ces dernières informations à ladite interface de dialogue. Lesdites informations relatives aux particularités techniques spécifiques desdits éléments, contenues dans la base documentaire, sont, par exemple, les données du constructeur desdits éléments, des notices de test et de dépannage, des schémas, des informations de fiabilité, etc ... Le dispositif selon l'invention fournit donc à l'opérateur les informations nécessaires au système expert, cet opérateur n'ayant plus besoin de rechercher, dans les diverses documentations, les informations relatives à un sous-ensemble correspondant à un noeud pour lequel sont posées des questions. Etant informé de façon exhaustive, l'opérateur peut effectuer de façon pertinente les observations relatives aux questions posées et fournir précisément et rapidement les renseignements audit dispositif d'aide à la maintenance. Afin d'alléger le travail de l'opérateur, lesdits moyens d'adressage peuvent de plus être avantageusement aptes à recevoir automatiquement lesdites questions relatives å l'état de certains sous-ensembles et à lire, dans ladite base documentaire, les informations relatives à ces sous-ensembles. On remarquera de plus que l'opérateur peut, grâce à l'invention, consulter ladite base documentaire à d'autres fins que le dépannage, par exemple pour effectuer une recherche de documentation, une recherche de fiches de dépannage concernant lesdits éléments ou encore un enseignement dudit appareil avec assistance du dispositif conforme à l'invention. La base de connaissances et la base documentaire forment une structure de connaissances unique, susceptible d'être utilisée à de nombreux usages autres que le dépannage. On obtient ainsi un dispositif efficace et de qualité. Au fur et à mesure de l'utilisation du dispositif conforme à l'invention, l'opérateur acquiert des connaissances supplémentaires sur l'appareil entretenu ou bien fait évoluer ses connaissances initiales. Aussi, il est avantageux que le dispositif conforme à l'invention comporte des moyens pour introduire dans ladite base de connaissance des compléments et/ou des modifications aux connaissances préalablement emmagasinées. La fourniture des renseignements demandés par le système expert peut encore être facilitée en utilisant des premiers moyens de calcul aptes à lire automatiquement une procédure déterminée dans ladite base documentaire pour l'acquisition desdits renseignements par un opérateur. Ce dernier n'a ainsi pas à chercher la procédure opératoire particulière pour obtenir ces renseignements, ce qui procure un gain de temps et une absence d'erreur de manipulation. De façon à mieux informer l'opérateur, ce dispositif d'aide à la maintenance peut comporter des deuxièmes moyens de calcul aptes à indiquer une probabilité relative à un niveau de confiance qu'il attribue à ladite définition du sous-ensemble défectueux. De plus, afin d'enchaîner la recherche des sousensembles défectueux possibles, ce dispositif d'aide à la maintenance peut comporter des troisièmes moyens de calcul aptes à faire revenir toute étape de détermination de sous-ensemble à une étape antérieure. Afin de déterminer plus rapidement le sous-ensemble défectueux, ce dispositif d'aide à la maintenance peut comporter des quatrièmes moyens de calcul aptes à choisir de préférence, à toute étape, un sous-ensemble correspondant à des renseignements les plus facilement accessibles par l'opérateur. Ainsi, on traite les éléments les plus facilement accessibles par l'opérateur, c'est-à-dire facilement observables dans le sous-ensemble suspecté, ce qui permet d'aboutir très rapidement à leur identification si l'un de ceux-ci est défectueux, et de réduire rapidement la taille du sous-ensemble suspecté s'ils ne sont pas défectueux. L'efficacité de ce dispositif d'aide à la maintenance peut être améliorée au fil du temps en utilisant des moyens de mémorisation aptes à mémoriser l'historique de la succession desdites étapes. On peut ainsi constituer une base de données permettant d'effectuer des statistiques, de façon à déterminer les fréquences d'occurrence de pannes et les cheminements non optimaux ou inefficaces, et corriger en conséquence les règles déterminant le cheminement. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma synoptique représentant les divers constituants du dispositif d'aide à la maintenance d'un appareil selon l'invention. La figure 2 montre un exemple de cheminement pour la détermination d'un sous-ensemble défectueux dudit appareil. Le dispositif d'aide à la maintenance 1, conforme à la présente invention et représenté sur la figure 1, est destiné à localiser une panne d'un appareil 2. I1 comporte un système expert 3 apte à déterminer successivement des sous-ensembles 4 d'éléments 5, ou composants élémentaires, constituant cet appareil 2, ceci aboutissant à la détermination d'un sous-ensemble 4 défectueux comportant ladite panne et de taille inférieure à celle du sous-ensemble 4 déterminé en premier. Cet appareil 2 comporte un système de contrôle 2C. Le système expert 3 dispose d'une base de connaissances 6 contenant la description des divers éléments 5, avec, en particulier, l'indication du fait qu'ils sont observables ou pas, c'est-à-dire dont l'état peut être déterminé directement ou indirectement. Ce système expert 3 dispose aussi, dans la base de connaissances 6, d'une topologie des liaisons entre les éléments 5 et de règles décrivant l'interaction entre ces divers éléments 5 de l'appareil 2. Une interface de dialogue 7 comportant une console de visualisation 7V, reçoit des renseignements, issus dudit système de contrôle 2C, quant à une panne éventuelle détectée par celui-ci. A ce dispositif d'aide à la maintenance 1 est associée une base documentaire 8 comportant divers fichiers 9 contenant des informations ayant trait chacun à un type d'informations donné, tel que données du constructeur des éléments 5, notice de test et de dépannage, schémas, fiabilité des éléments 5 et autres données, base documentaire 8 qui est accessible en lecture par des moyens d'adressage 10 de ce dispositif d'aide à la maintenance 1, permettant au système expert 3 d'adresser cette base documentaire 8 à partir de critères, tels que des mots clés. Les moyens d'adressage 10 permettent également à l'interface 7 d'adresser ladite base documentaire 8. Les moyens d'adressage 10 comportent un système de gestion de base de données 11 ayant, en plus d'un système d'adressage direct 12 de type usuel transmettant l'adresse qu'il reçoit à des moyens mémoires de la base documentaire 8, un thésaurus 13 contenant les mots clés pertinents permettant de déterminer l'identité des sous-ensembles 4 ou éléments 5 concernés, à partir d'un ou plusieurs mots clés pris séparément ou en combinaison, et l'adresse AD des fichiers 9 contenant des informations relatives à ces sous-ensembles 4 ou élé- ments 5 identifiés. La sortie de ce thésaurus 13 est reliée à une entrée du système d'adressage direct 12, dont une autre entrée reçoit des adresses directement utilisables. Le système expert 3 ou un opérateur 14 (par l'intermédiaire de l'interface 7) peut donc envoyer des mots clés à ces moyens d'adressage 10, et ceux-ci adressent en conséquence la base documentaire 8 qui fournit en retour les informations contenues dans les fichiers 9 concernés, qui peuvent être utilisées par le système expert 3 lui-même et aussi visualisées, après traitement éventuel intégrant les connaissances du système expert 3, sur un écran de la console de visualisation 7V, afin d'informer l'opérateur 14. Le système expert 3 est relié à l'interface de dialogue 7 et fonctionne de façon interactive avec celle-ci, en y affichant, sur ledit écran, des messages indiquant un sous-ensemble 4 regroupant des éléments 5 dont au moins l'un est susceptible d'être la cause de la panne, ainsi que des questions QU à l'opérateur 14. Ce dernier fournit en retour des renseignements REN au moyen d'un clavier 7C faisant partie de cette interface de dialogue 7 et raccordé à cette console de visualisation 7V. Lorsqu'il pose une question QU, le système expert 3 indique, sur l'écran de la console de visualisation 7V, les adresses AD de la base documentaire 8 contenant des informations relatives aux éléments 5 concernés par cette question QU. De plus, la visualisation du contenu des données documentaires mémorisées des éléments 5 concernés peut être effectuée sur demande de l'opérateur 14 au moyen du clavier 7C. Il est ainsi établi un cheminement CHE (figure 2) comportant diverses étapes symbolisées par des noeuds ND séparés par des branches BR, visualisés successivement, relatifs à l'identification des sous-ensembles 4 suspectés de contenir un ou plusieurs éléments 5 en panne, et aboutissant à un noeud ND final correspondant à l'identification d'un sousensemble 4 défectueux dont la taille ne peut plus être réduite. Ce système expert 3 peut comporter des premiers moyens de calcul 21 afin d'indiquer automatiquement une procédure déterminée pour l'acquisition desdits renseignements REN par l'opérateur 14. Ces premiers moyens de calcul 21 comportent un comparateur, associé à une mémoire contenant des informations relatives à chaque élément -5 de l'appareil 2, recevant les questions QU affichées sur l'écran de la console de visualisation 7V et déterminant, par comparaison entre ces questions QU et le contenu de ladite mémoire, si le ou les éléments 5 concernés par la question QU nécessitent l'utilisation préalable d'une procédure spécifique pour que l'opérateur 14 obtienne le renseignement demandé. Dans ce cas, ces premiers moyens de calcul 21 émettent, vers la base documentaire 8, en passant par ladite autre entrée du système d'adressage direct 12, une adresse AD de lecture spécifique de ce ou ces éléments 5 concernés, qui fait partie desdites informations contenues dans cette mémoire. Des deuxièmes moyens de calcul 22 peuvent être implantés dans ce système expert 3 pour indiquer, sur l'écran de ladite console de visualisation 7V, une probabilité PR relative au niveau de confiance attribué à ladite identification d'un sous-ensemble 4 défectueux. Cette probabilité PR est déterminée à partir des renseignements REN fournis par l'opérateur 14 et, le cas échéant, par un historique des pannes précédemment subies par l'appareil 2. Ces deuxièmes moyens de calcul 22 comportent des moyens multiplieurs et sommateurs permettant de calculer la somme des probabilités estimées de panne de chaque élément 5 du sous-ensemble 4 suspecté. Chaque probabilité PR tient compte de la fiabilité estimée de chaque élément 5, déterminée d'après les relevés statistiques des pannes, pondérée par la probabilité estimée que l'élément 5 soit défectueux compte tenu de l'état de l'appareil 2, tel que connu au moyen des renseignements REN fournis par l'opérateur 14. De plus, ce système expert 3 peut comporter des troisièmes moyens de calcul 23 aptes à faire revenir ledit cheminement CHE sur lui-même, de façon à parvenir au sous-ensemble 4 défectueux en passant éventuellement par des branches BR n'aboutissant pas à une identification de sous-ensemble 4 défectueux. Ces troisièmes moyens de calcul 23 comportent un descripteur du cheminement CHE au niveau de chaque noeud ND, comportant, pour chaque branche BR, l'indication du passage du cheminement CHE dans cette branche BR, tandis qu'un circuit d'analyse de la topologie des branches BR détermine pour le noeud ND concerné, à partir des informations fournies par le descripteur, si toutes les branches BR allant vers des noeuds ND aval ont été parcourues, auquel cas il commande un retour vers le noeud ND amont. I1 peut aussi être prévu des quatrièmes moyens de calcul 24 de ce système expert 3, aptes à choisir de préférence, en tout noeud ND dudit cheminement CHE, une branche BR correspondant aux renseignements REN les plus facilement accessibles par l'opérateur 14. Ces quatrièmes moyens de calcul 24 comportent des moyens sommateurs alimentés par des données pondérant la difficulté d'observabilité de chaque élément 5 et contenues dans la base de connaissances 6, et calculant l'observabilité totale des éléments 5 du sous-ensemble 4 suspecté. Ledit historique des divers cheminements CHE relatifs aux pannes antérieures est créé en utilisant des moyens de mémorisation 25 contenant des informations indiquant le cheminement CHE effectué pour une panne donnée, ainsi que les questions QU posées par le dispositif d'aide à la maintenance 1 et les renseignements REN fournis. Le fonctionnement de ce dispositif d'aide à la maintenance 1 est le suivant. Lors de l'occurrence d'une panne, ses manifestations directement observables sont entrées par l'opérateur 14 dans le dispositif d'aide à la maintenance 1 au moyen du clavier 7C, ou bien sont entrées directement par le système de contrôle 2C, ce qui fournit des renseignements REN initiaux. Le système expert 3 détermine, à partir de ces renseignements REN initiaux, un sous-ensemble 4, repéré 4i sur la figure 2, constitué des éléments 5i suspectés de panne. Ce sousensemble 4i constitue un noeud NDi de départ du cheminement CHE. Le système expert 3 pose alors, au moyen de l'écran de la console de visualisation 7V, une ou des questions QU concernant l'état d'un certain nombre d'éléments 5i, en vue de déterminer l'état de ce sousensemble 4i, ou pouvant aussi concerner l'état d'éléments 5 en dehors de ce sous-ensemble 4i et dont l'état, facilement observable, permet de déduire l'état d'autres éléments 5i, contenus dans ce sous-ensemble 4i. L'opérateur 14 doit alors déterminer ces états et les indiquer au système expert 3, par des renseignements REN fournis au moyen dudit clavier 7C. La détermination de l'état d'un élément 5 peut cependant soulever des difficultés. Par exemple, il faut pouvoir visualiser la documentation du constructeur décrivant l'élément 5 dont il est demandé l'état. Ainsi, pour un circuit intégré, il faut connaître l'affectation des diverses broches si l'on veut connaître l'état de sa sortie. Ces informations sont fournies à l'opérateur 14 par interrogation de la base documentaire 8 au moyen des mots clés, qui sont reçus par les moyens d'adressage 10, ceux-ci allant lire aux adresses AD appropriées les informations voulues dans les fichiers 9 de la base documentaire 8. De même, il peut être nécessaire d'effectuer une procédure déterminée avant de réaliser l'observation de l'état d'un élément 5. Dans ce cas, les premiers moyens de calcul 21 du système expert 3 indiquent, sur ledit écran, une telle nécessité, et le système expert consulte automatiquement la base documentaire 8 en utilisant les moyens d'adressage 10 pour connaître le détail de cette procédure. Le système expert 3 choisit alors, comme le montre la figure 2, à partir des renseignements REN ainsi obtenus en provenance ' de l'opérateur 14, une branche BRij rattachée à ce noeud NDi amont et allant vers un noeud NDij aval, concernant un sous-ensemble 4ij aval inclus dans le sous-ensemble 4i amont. Les renseignements REN pouvant cependant être insuffisants pour effectuer un choix déterministe de cette branche BRij, ce choix peut dépendre de la probabilité PR que les deuxièmes moyens de calcul 22 du système expert 3 attribuent à cette branche BRij, c'est-à-dire la probabilité que la panne soit due à l'un des éléments 5ij contenus dans le sousensemble 4ij relatif au noeud NDij aval relié à ladite branche BRij. Il est à remarquer qu'un même élément 5, en plus de son appartenance possible à des noeuds ND ayant une même filiation parce que connectés en cascade, peut aussi appartenir à des noeuds ND de filiations différentes, ce qui fait que la somme desdites probabilités PR relatives aux diverses branches BR aval d'un noeud ND peut être supérieure à l'unité. De façon à limiter statistiquement le nombre et la difficulté des observations de l'état des éléments 5, le système expert 3 peut aussi décider de choisir de façon prioritaire, au moyen des quatrièmes moyens de calcul 24, les branches BR aval du noeud ND qui aboutissent à des sous-ensembles 4 comportant des éléments 5 facilement observables, quitte à revenir vers un noeud ND en amont, en utilisant les troisièmes moyens de calcul 23, si ce cheminement CHE n'aboutit pas à la localisation de la panne. La figure 2 montre ainsi un cheminement CHE partant du noeud NDi et allant au noeud aval NDij par la branche BRij, puis à un noeud aval NDijl par une branche BRijl. Ce noeud étant en bout d'une branche terminale, et une panne n'ayant pas été trouvée dans le sous-ensemble 4ijl correspondant, dans cet exemple, le cheminement CHE repasse par la branche BRijl dans le sens vers l'amont jusqu'au noeud NDij, grâce aux troisièmes moyens de calcul 23, pour repartir vers un noeud aval NDijm par une branche BRijm. La panne n'y étant pas trouvée dans le sous-ensemble 4ijm correspondant, le cheminement CHE repart vers le noeud ND amont le plus proche ayant au moins une branche non encore parcourue, c'est-à-dire le noeud NDi, puis va, par une branche BRik, à un noeud aval NDik où la panne est trouvée dans le sous-ensemble 4ik correspondant. Il est ainsi parcouru un cheminement CHE aboutissant en général à l'identification d'un élément 5 défectueux dont le remplacement ou la remise en état fait disparaître la panne. L'opérateur 14 peut alors, en utilisant les moyens de mémorisation 25, mémoriser ce cheminement CHE avec les diverses informations associées à chaque noeud ND, afin de constituer une base de données permettant de juger de l'efficacité des cheminements CHE mémorisés et éventuellement améliorer les règles déterminant les cheminements CHE futurs. Afin de pouvoir actualiser la base de connaissances 6, on prévoit un clavier 15 associé à des moyens de calcul appropriés (non représentés) et permettant d'assurer la cohérence des modifications et/ou compléter le contenu de ladite base 6, au fur et à mesure de l'expérience acquise dans le comportement de l'appareil 2. On voit ainsi que, dans le dispositif de la présente invention, on peut utiliser, à une fin d'efficacité et de qualité, la connaissance acquise en vue de la recherche de panne, à d'autres expertises que le dépannage, telles que la recherche de documentation, la maintenance de la base de connaissances, etc ... REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide à la maintenance à usages multiples pour un appareil complexe (2) constitué d'une pluralité de sous-ensembles (4) d'éléments (5), comportant - uné base de connaissances (6) décrivant lesdits éléments (5) et la topologie de leurs liaisons dans lesdits sous-ensembles (4) ; - un système expert (3) apte à effectuer des étapes (ND) successives de détermination de sous-ensembles (4) dudit appareil (2) ; et - une interface de dialogue (7) entre un opérateur (14) et ledit système expert (3), ladite interface étant apte à émettre à l'intention dudit opérateur des questions (QU) posées par ledit système expert et à recevoir dudit opérateur des renseignements (REN) destinés audit système expert en réponse auxdites questions (QU) ; caractérisé en ce qu'il comporte - une base documentaire (8) constituée d'une pluralité de fichiers (9) concernant des particularités techni ques spécifiques desdits éléments (5) ; et - des moyens d'adressage (10) aptes à recevoir de l'interface de dialogue (7) des données identifiant un élément (5) déterminé, à lire dans ladite base documen taire (8) les informations relatives à cet élément (5) déterminé et à fournir ces dernières informations à ladite interface de dialogue (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'adressage (10) sont aptes à recevoir automatiquement du système expert (3) lesdites questions (QU) relatives à l'état de certains sous-ensembles (4i), à lire, dans ladite base documentaire (8), les informations relatives à ces sous-ensembles (4i) et à les transmettre audit système expert. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de calcul (21) aptes à lire automatiquement une procédure déterminée dans ladite base documentaire (8) pour l'acquisition desdits renseignements (REN) par un opérateur (14). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des deuxièmes moyens de calcul (22) aptes à indiquer une probabilité (PR) relative à un niveau de confiance qu'il attribue à ladite définition du sous-ensemble (4) défectueux. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des troisièmes moyens de calcul (23) aptes à faire revenir toute étape (ND) de détermination de sous-ensemble à une étape (ND) antérieure. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des quatrièmes moyens de calcul (24) aptes à choisir de préférence, à toute étape (ND), un sous-ensemble 4 correspondant à des renseignements (REN) les plus facilement accessibles par l'opérateur (14). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mémorisation (25) aptes à mémoriser l'historique de la succession (CHE) desdites étapes (ND).