Brevet FR2715747A1 — publié le 19950804

La présente invention concerne un procédé pour déterminer si un message de maintenance indiquant une panne d'un système est représentatif ou non d'une panne réelle dudit système, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que, dans des domaines d'activité très variés, comme par exemple dans l'industrie, l'automobile ou l'aviation, il existe des dispositifs centralisés de maintenance associés à des systèmes déterminés et destinés à assister les opéra- teurs de maintenance pour la remise en conditions opération- nelles desdits systèmes, à la fin d'un cycle de fonctionnement. Dans le cadre de la présente invention, on entend par cycle de fonctionnement une durée de fonctionnement détermi- née du système associé et caractérisée par une mise à l'arrêt au moins partielle dudit système, en fin de cycle, pour effectuer les opérations de maintenance nécessaires. A titre d'exemple, il peut s'agir d'un vol pour un avion ou d'une durée déterminée constante, par exemple la durée d'un poste de travail, pour une machine de l'industrie. Une des principales fonctions d'un dispositif centralisé de maintenance est de fournir, en fin de cycle de fonctionne- ment, un rapport de maintenance sur le fonctionnement effectué. Ce rapport de maintenance est constitué d'une liste de messages de maintenance, chacun desdits messages de maintenance identifiant au moins un élément du système, qui est en panne et qui doit donc être remplacé. En raison du nombre généralement élevé d'éléments contrôlés et de la complexité des systèmes considérés, la liste des messages de maintenance comprend souvent un certain nombre de messages intempestifs. Un message est considéré comme intempestif, dans le cadre de la présente invention, lors- qu'il n'est représentatif d'aucune panne réelle du système. L'objet de la présente invention est donc de déterminer si un message de maintenance engendré est représentatif d'une panne réelle du système ou si ce message est intempestif. Bien que la présente invention soit ainsi applicable à de nombreux systèmes, elle sera plus particulièrement décrite ci-après dans le cadre d'un avion, dont le fonctionnement est contrôlé par un dispositif centralisé de maintenance. On remarquera que, dans le cas d'un avion, de nombreux éléments sont généralement remplacés alors qu'aucune panne 10n'existe. On peut évaluer le coût de telles déposes injusti- fiées, pour toute la durée d'utilisation d'un avion, à environ 5 à 10% du prix d'achat de l'avion. Aussi, des efforts considérables sont faits pour éliminer les messages de maintenance intempestifs. Ils consistent 15principalement à comprendre les causes de ces messages intempestifs en cherchant à identifier les imperfections des modèles utilisés dans les détections de panne et à corriger alors ces modèles. Dans le cas d'un avion, de telles corrections permettent de passer de quelques dizaines de messages 20de maintenance intempestifs (sur plusieurs milliers de message possibles) à quelques messages intempestifs, par vol. Toutefois, l'identification et donc la correction des imperfections des modèles utilisés sont souvent limitées par l'impossibilité de reproduire certains phénomènes en laboratoire. Dans certains cas, la solution nécessiterait l'intro- duction de nouveaux paramètres non disponibles dans le système utilisé et donc des modifications majeures et extrêmement coûteuses du système. Afin de réduire encore les messages intempestifs, une solution préconisée consiste, par filtrage passif, à éliminer définitivement ces messages intempestifs du rapport de maintenance. Cette solution présente de nombreux inconvé- nients, en particulier: - l'opérateur chargé de la maintenance n'a plus d'informa- tion dans le rapport de maintenance lorsque de véritables pannes apparaissent sur des éléments, dont le message de maintenance associé a été éliminé ; - la liste des messages intempestifs à éliminer doit être manuellement mise à jour lorsque de nouveaux cas se présentent; et - comme tous les messages peuvent a priori être intempestifs un jour, la liste des messages à éliminer ne cesse évidem- ment d'augmenter et donc le rapport de maintenance risque rapidement de perdre tout intérêt. 15Selon une dernière solution utilisée, des tests manuels de confirmation de panne sont effectués par les opérateurs de maintenance afin d'identifier les messages intempestifs restants. Les inconvénients de ces tests manuels sont nombreux. 20Lesdits tests entraînent, en particulier, des pertes de temps, et parfois même des retards aux départs de l'avion, lorsqu'ils sont nombreux et doivent être répétés fréquem- ment. La présente invention a pour objet de remédier à ces in- 25convénients. Elle concerne un procédé permettant de détermi- ner directement, avec une confiance élevée, si un message de maintenance est intempestif ou non. A cet effet, selon l'invention, le procédé pour déterminer si un message de maintenance engendré, pendant un cycle de 30fonctionnement d'un système, par un dispositif de mainte- nance contrôlant ledit système, est représentatif d'une panne réelle dudit système ou si ce message de maintenance est intempestif, est remarquable en ce que, à la fin dudit cycle de fonctionnement: - on détermine, à partir des résultats d'un nombre N de cycles précédents, un taux d'occurrence à long terme dudit message de maintenance, le taux d'occurrence correspondant à la probabilité moyenne d'occurrence, c'est-à-dire de génération, dudit message de maintenance au cours d'un cycle; - on détermine, au plus à partir des résultats des N der- niers cycles, un taux d'occurrence à court terme dudit message de maintenance; - on compare ledit taux d'occurrence à court terme audit taux d'occurrence à long terme; et - on en déduit: 15. si le taux d'occurrence à court terme est supérieur au taux d'occurrence à long terme, que ledit message de maintenance est représentatif d'une panne réelle du système; et sinon, que ledit message de maintenance est intempestif. Ainsi, grâce à l'invention, on est en mesure d'indiquer directement, quel que soit le type de message, si ce message est intempestif ou non, l'invention s'appliquant également, en particulier, aux messages non reproductibles en labora- toire. De plus, aucun message de maintenance n'est définitivement éliminé et aucune remise à jour manuelle n'est nécessaire, au contraire des solutions connues précitées. L'invention se fonde sur la constatation que l'apparition dans le temps d'un message intempestif n'est pas totalement aléatoire. En effet, le message intempestif résulte d'une imperfection du modèle qui l'a engendré. Cette imperfection est constante et se manifeste dans des conditions parti- culières. Le message intempestif est donc engendré chaque fois que ces conditions particulières sont vérifiées. Comme l'utilisation opérationnelle d'un avion obéit à des règles suffisamment précises et répétitives pour que, sur un nombre déterminé de vols, les messages intempestifs apparaissent de façon régulière, il existe un taux d'occurrence moyen lié à chaque message intempestif, ce qui explique la raison et l'intérêt du calcul de ce taux dans le procédé conforme à l'invention. On remarquera, en outre, que les pannes susceptibles d'appa- raître sur un système peuvent être, soit permanentes, soit intermittentes, c'est-à-dire qu'elles n'apparaissent alors que sous certaines conditions spécifiques, mais répétitives. Dans les solutions connues, les pannes intermittentes sont confondues avec les messages intempestifs et elles risquent donc de ne pas être réparées. Au contraire, par le procédé conforme à l'invention, les pannes intermittentes sont clairement reconnues et peuvent donc être réparées. En effet, comme les messages associés aux pannes intermittentes suivent les mêmes règles que les 20messages intempestifs, il existe un taux d'occurrence moyen lié à chacun de ces messages. En cas de panne, le taux moyen du message lié à cette panne vient s'ajouter au taux moyen du même message lorsqu'il est intempestif. Cette variation de taux permet alors d'identifier la présence d'un message 25justifié, c'est-à-dire associé à une panne réelle du sys- tème. Lesdits taux d'occurrence à long terme et à court terme peuvent être adaptés à la nature et aux caractéristiques du système contrôlé, en particulier en utilisant pour le calcul 30du taux d'occurence à long terme l'une des deux possibilités de calcul suivantes. Selon une première possibilité, ledit taux d'occurrence à long terme est égal au rapport entre le nombre d'occurrences dudit message de maintenance lors des N cycles considérés et ledit nombre N de cycles. Pour un message donné, la préci- sion de ce rapport augmente avec le nombre de cycles consi- déré. Selon une seconde possibilité, ledit taux d'occurrence à long terme est une fonction dépendant du nombre k d'occur- rences dudit message de maintenance lors des N cycles observés. De façon avantageuse, ledit taux d'occurrence à long terme T1 est, par exemple, défini à partir du rapport (k-l)/ (fe(k)-l), fe(k) représentant le nombre de cycles nécessai- res pour obtenir k occurrences, et plus précisément, par la relation / k- i X a6 Tl = a5 x + a7 f e(k)-l \ dans laquelle a5, a6 et a7 représentent des constantes. 20Comme ce taux d'occurrence à long terme est une donnée statistique, il est d'autant plus précis que le nombre de cycles observés N est important. C'est pourquoi, puisque le taux d'occurrence à court terme doit être calculé à partir d'un nombre de cycles le plus petit possible afin de répon- dre rapidement à toute variation, il paraît judicieux de déterminer différemment ledit taux d'occurrence à court terme à partir d'un mode de calcul approprié. Par ailleurs, on remarquera que, en particulier pour des raisons de mise en oeuvre de l'invention, il est souvent souhaitable de calculer lesdits taux d'occurrence à long terme et à court terme à partir d'un même nombre de cycles. Aussi, pour satisfaire ces conditions précitées, ledit taux d'occurrence à court terme Tc est calculé selon l'invention à partir de la relation n=k Tc= E Pn n=l dans laquelle k représente le nombre d'occurrences du message de maintenance lors des N derniers cycles et Pn est défini à partir de df(n) qui représente pour une occurrence 10n le nombre de cycles depuis la précédente occurrence n-1. De préférence, Pn est calculé à partir de la formule mathé- matique ai Pn = a2 x (df(n)-l) - a3 x fe(n) - a4 x n df(n) dans laquelle fe(n) représente le nombre de cycles nécessai- res pour obtenir n occurrences, et al, a2, a3 et a4 sont des constantes. On remarquera qu'il est possible, et parfois nécessaire, 20d'introduire des limitations sur le domaine de variation de Pn afin d'éviter de possibles divergences du taux d'occur- rence à court terme, liées aux caractéristiques de certains systèmes. La présente invention concerne également un dispositif pour 25la mise en oeuvre du procédé précité. Selon l'invention, ledit dispositif qui est associé à un dispositif de maintenance contrôlant un système et engen- drant des messages de maintenance lors de chaque cycle de fonctionnement dudit système, et qui comporte un ensemble de 30mémoires, chacune desdites mémoires étant associée à un cycle de fonctionnement particulier, étant informée à la fin dudit cycle de fonctionnement associé de la liste des messages de maintenance engendrés au cours de ce cycle, et enregistrant cette information, comporte de façon avanta- geuse: - un calculateur relié audit ensemble de mémoires, calculant à la fin d'un cycle, pour chaque message de maintenance engendré au cours de ce cycle, les taux d'occurrence à long terme et à court terme dudit message de maintenance à partir des informations enregistrées dans ledit ensemble de mémoires; et - un comparateur relié audit calculateur, comparant pour chaque message de maintenance engendré, le taux d'occur- rence à court terme calculé au taux d'occurrence à long terme calculé, déterminant si le message considéré est intempestif ou non, et communiquant ce résultat. La figure unique du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Cette figure montre le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention pour déterminer si un message de maintenance est intempestif ou non. Le dispositif 1, conforme à l'invention et représenté schématiquement sur l'unique figure du dessin, est destiné à être embarqué à bord d'un avion, non représenté, et à être associé à un dispositif de maintenance 2 également embarqué, ledit dispositif de maintenance 2 contrôlant i éléments particuliers E1 à Ei de l'avion qui sont reliés audit dispositif de maintenance 2 par l'intermédiaire de liaisons Ll à Li. En fin de vol, ledit dispositif de maintenance 2 établit un rapport de maintenance formé d'une liste de messages de maintenance, chacun desdits messages de maintenance identifiant un élément E1 à Ei de l'avion en panne et devant être remplacé. Le rôle du dispositif 1 conforme à l'invention est de déterminer, pour chacun desdits messages du rapport de maintenance, s'il est intempestif ou non, c'est-à-dire de rechercher si l'élément E1 ou E2, ... ou Ei associé audit message est réellement défectueux ou si la génération de ce message provient d'une imperfection des modèles théoriques utilisés par le dispositif de maintenance 2 pour la recher- che de panne, et non d'une panne réelle dudit élément associé E1 ou E2, .. . ou Ei de l'avion. A cet effet, ledit dispositif 1 conforme à l'invention comporte un ensemble E de mémoires M1 à MN, un calculateur CAL et un comparateur D. Ledit ensemble E de mémoires M1 à MN est relié, par l'inter- médiaire d'une liaison 3, audit dispositif de maintenance 2 qui, en fin de vol, lui transmet la liste des messages de maintenance. A chacune desdites mémoires M1 à MN, est associé un vol particulier, c'est-à-dire que lesdites mémoires stockent chacune des informations concernant un vol. Le nombre de mémoires est égal au nombre Nmax de vols pour lesquels on souhaite conserver des informations. Lorsque Nmax vols ont été observés, on réutilise la mémoire associée au vol le plus ancien, ce qui permet de toujours conserver dans l'ensemble E de mémoires M1 à MN les informations recueillies lors des Nmax derniers vols. En fin de vol, la mémoire associée audit vol, à savoir la mémoire M2 dans l'exemple représenté, reçoit la liste des messages de maintenance du dispositif de maintenance 2, par l'intermédiaire de la liaison 3 qui est reliée à la mémoire correspondante M2 à l'aide d'un élément de commutation C. Pour chaque nouveau vol, ledit élément de commutation C relie le dispositif de maintenance 2 à une autre mémoire de l'ensemble E de mémoires M1, M2, ..., MN, et plus précisé- ment, à la mémoire associée au vol le plus ancien lorsque toutes les mémoires ont été utilisées. Lesdites mémoires M1, M2, ..., MN sont, en outre, reliées par l'intermédiaire de liaisons 41, 42, ..., 4N audit calculateur CAL. Les mémoires, pour lesquelles le message de maintenance en cours de traitement est présent au cours du vol associé, informent ledit calculateur CAL qui calcule, alors, les taux d'occurrence à long terme et à court terme de ce message, à partir des informations stockées dans lesdites mémoires. Selon l'invention, chacune desdites mémoires connaît en effet pour le vol qui lui est associé, la réponse positive ou négative, concernant la génération d'un message de maintenance donné pour ce vol. Ledit calculateur CAL calcule donc, à partir des résultats enregistrés lors des N derniers vols, le taux d'occurrence à court terme Tc, par exemple à l'aide de la relation n=k Tc= z Pn n=l dans laquelle k représente le nombre d'occurrences du message lors des N vols observés et Pn est calculé à partir de la formule mathématique al Pn = - a2 x (df(n)-l) - a3 x fe(n) - a4 x n df(n) dans laquelle: - df(n) représente, pour une occurrence n, le nombre de vols depuis l'occurrence précédente n-1; - fe(n) représente le nombre de vols nécessaires depuis le début des N vols pour atteindre l'occurrence n; et - al, a2, a3 et a4 sont des constantes déterminées, par exemple, de façon empirique en laboratoire, ce qui permet d'adapter ladite formule mathématique au type et aux conditions de fonctionnement de l'avion. Il est possible, par exemple, de régler ces constantes pour ne plus filtrer les messages de maintenance dont le taux d'occurrence à long terme est inférieur à une valeur donnée. Des limites sur le domaine de variations de Pn sont alors introduites. Comme pour n=1 il n'existe pas d'occurrence précédente, on prendra une valeur constante pour df(1). On notera de plus que: - al/df(n) est d'autant plus grand que les messages succes- sifs sont proches; - a2 x (df(n)-l) permet de soustraire les vols pour lesquels il n'existe pas d'occurrence du message de maintenance; - a3 x fe(n) permet une pondération en fonction du nombre de vols (en sachant que, pour un nombre élevé de vols, la probabilité est plus importante, que pour un nombre faible de vols, qu'une occurrence soit représentative d'une panne) ; et - a4 x n permet une pondération en fonction du nombre n d'occurrences. Bien entendu, d'autres termes de pondération peuvent être pris en compte pour préciser davantage encore ladite formule mathématique utilisée pour le calcul du taux d'occurrence à court terme Tc. Il est évidemment possible, pour la mise en oeuvre de l'invention, d'utiliser une autre formule mathématique que celle indiquée précédemment. Ledit calculateur CAL calcule également le taux d'occurrence à long terme de chacun des messages de maintenance engendrés au cours du vol considéré. Ce taux d'occurrence à long terme peut être, soit une valeur constante, soit une fonction variable. Par exemple, le taux d'occurrence à long terme peut être 10égal au rapport entre le nombre d'occurrences d'un message de maintenance lors des N vols considérés et ledit nombre N de vols. Selon une autre possibilité, le taux d'occurrence à long terme Tl peut être une fonction, par exemple du type k-i a6 Tl = a5 x + a7 fe(k)- dans laquelle a5, a6 et a7 représentent des constantes. Tl dépend ainsi du nombre k d'occurrences du message lors 20des N vols observés. Ledit comparateur D reçoit dudit calculateur CAL, pour chacun des messages du rapport de maintenance, par l'inter- médiaire d'une liaison 5, le taux d'occurrence à court terme Tc calculé et, par l'intermédiaire d'une liaison 6, le taux d'occurrence à long terme Tl également calculé, tel que décrit précédemment. Ledit comparateur D compare alors, pour chacun de ces messages de maintenance, ledit taux d'occurrence à long terme Tl audit taux d'occurrence à court terme Tc et il en déduit: - si Tc est supérieur à Tl, que ledit message de maintenance est représentatif d'une panne réelle de l'élément de l'avion associé audit message; et - si Tc est inférieur ou égal à Tl, que ledit message de maintenance est intempestif. Il transmet ce résultat, par l'intermédiaire d'une liaison 7, à des dispositifs utilisateurs non représentés, par 0 exemple à un dispositif d'affichage ou à une imprimante qui peut, par exemple, établir une nouvelle liste de messages de maintenance ne comportant que les messages représentatifs d'une panne réelle, c'est-à- dire le nom des éléments El, E2, Ei réellement défectueux. 15On notera que le dispositif conforme à l'invention ne présente sa pleine efficacité que lorsque le nombre de vols observés a atteint une certaine valeur, les premiers vols de fonctionnement dudit dispositif pouvant être considérés comme des vols de mise au point de l'analyse. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer si un message de maintenance engendré, pendant un cycle de fonctionnement d'un système, par un dispositif de maintenance contrôlant ledit système, est représentatif d'une panne réelle dudit système ou si ce message de maintenance est intempestif, caractérisé en ce que, à la fin dudit cycle de fonctionne- ment: - on détermine, à partir des résultats d'un nombre N de cycles précédents, un taux d'occurrence à long terme dudit message de maintenance, le taux d'occurrence correspondant à la probabilité moyenne d'occurrence, c'est-à-dire de génération, dudit message de maintenance au cours d'un cycle; - on détermine, au plus à partir des résultats des N der- niers cycles, un taux d'occurrence à court terme dudit message de maintenance; - on compare ledit taux d'occurrence à court terme audit taux d'occurrence à long terme; et - on en déduit: 20. si le taux d'occurrence à court terme est supérieur au taux d'occurrence à long terme, que ledit message de maintenance est représentatif d'une panne réelle du système; et sinon, que ledit message de maintenance est intempestif. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit taux d'occurrence à long terme est égal au rapport entre le nombre d'occurrences dudit message de maintenance lors des N cycles considérés et ledit nombre N de cycles. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit taux d'occurrence à long terme est une fonction dépendant du nombre k d'occurrences dudit message de maintenance lors des N cycles observés. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit taux d'occurrence à long terme est défini à partir du rapport (k-1)/(fe(k)-l), fe(k) representant le nombre de cycles nécessaires pour obtenir k occurrences. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit taux d'occurrence à long terme T1 est défini par la relation / k-i \ a6 T1 = a5 x k-1 a6 + a7 \ fe(k)-iJ dans laquelle aS, a6 et a7 représentent des constantes. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit taux d'occurrence à court terme Tc est calculé à partir de la relation n=k Tc= E Pn n=l dans laquelle k représente le nombre d'occurrences du message de maintenance lors des N derniers cycles et Pn est défini à partir de df(n) qui représente pour une occurrence n le nombre de cycles depuis la précédente occurrence n-1. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que Pn est calculé à partir de la formule mathématique al Pn = - a2 x (df(n)-l) - a3 x fe(n) - a4 x n df(n) dans laquelle fe(n) représente le nombre de cycles nécessai- res pour obtenir n occurrences, et al, a2, a3 et a4 sont des constantes. 8. Dispositif (1) pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit 10dispositif (1) étant associé à un dispositif de maintenance (2) qui contrôle un système et engendre des messages de maintenance lors de chaque cycle de fonctionnement dudit système, et comportant un ensemble (E) de mémoires (M1, M2, MN), chacune desdites mémoires (M1, M2, MN) étant associée à 15un cycle de fonctionnement particulier, étant informée à la fin dudit cycle de fonctionnement associé de la liste des messages de maintenance engendrés au cours de ce cycle et enregistrant cette information, caractérisé en ce qu'il comporte: 20- un calculateur (CAL) relié audit ensemble (E) de mémoires (M1, M2, MN), calculant à la fin d'un cycle, pour chaque message de maintenance engendré au cours de ce cycle, les taux d'occurrence à long terme et à court terme dudit message à partir des informations enregistrées dans ledit ensemble (E) de mémoires (M1, M2, MN) ; et - un comparateur (D) relié audit calculateur (CAL), compa- rant pour chaque message de maintenance engendré au cours dudit cycle, le taux d'occurrence à court terme calculé au taux d'occurrence à long terme calculé, déterminant si le message considéré est intempestif ou non, et communiquant ce résultat.