Brevet FR2917200A1 — publié le 20081212

Système de maintenance pour un ensemble d'équipements L'invention concerne la maintenance d'un ensemble d'équipements, tel que l'ensemble des équipements d'un aéronef remplissant diverses fonctions nécessaires à l'accomplissement d'un vol. Ces équipements communiquent entre eux et avec l'environnement extérieur par l'intermédiaire d'un réseau physique. Ce réseau de communication associé à un ensemble d'équipements est connu sous le nom de ADCN, tiré de l'expression anglo-saxonne "Airborne Data Communication Network". Chacun des équipements communicant sur le réseau physique comprend au moins un connecteur. Un connecteur est un composant physique directement relié au réseau. Il existe deux sortes de connecteurs : les connecteurs en émission (pour l'émission de données sur le réseau) et les connecteurs en réception (pour l'acquisition de données circulant sur le réseau). Certains équipements, appelés "switch" selon l'expression anglo-saxonne, sont dédiés à la distribution des informations sur le réseau physique. Les switch possèdent des connecteurs en émission et en réception. Une liaison entre un connecteur en émission d'un premier équipement et un connecteur en réception d'un second équipement est appelé lien. Chacun des équipements du réseau physique est identifié notamment par : un nom, un numéro de série, un numéro de version et un nom de fournisseur. Le réseau physique est évolutif, différents évènements peuvent modifier sa topologie : le chargement de nouveaux équipements dans le réseau, les pannes d'équipements du réseau, la reconfiguration du réseau ou la passivation sélective (c'est-à-dire le fait de ne plus utiliser une partie du réseau d'équipements). Par ailleurs, les flux de données circulant sur le réseau physique sont représentés par un réseau logique. La figure 1 présente un exemple de réseau logique représentant les interactions entre deux équipements reliés par un lien. Le réseau logique comprend un premier objet 201 représentant un premier équipement A. Un second objet 202 représente un connecteur en émission C0 de l'équipement A. Un troisième objet 203 représente un connecteur en réception C;n de l'équipement A. Un quatrième objet 204 représente un second équipement B. Un cinquième objet 205 représente un connecteur en émission C0 de l'équipement B. Un sixième objet 206 représente un connecteur en réception C;n de l'équipement B. Un septième objet 207 représente le lien entre les deux équipements. Pour améliorer le degré de confiance accordé à ces équipements et pour en assurer la maintenance, on procède, le plus souvent possible, pour chacun d'eux, à une surveillance de leur bon fonctionnement consistant à les pourvoir de mécanismes internes, matériels et/ou logiciels, de détection d'anomalies connus sous la dénomination anglo-saxonne de "monitoring". io Ces monitoring ont pour fonction principale d'assurer la sécurité du vol en testant fréquemment, la disponibilité des équipements, c'est-à-dire la normalité de leurs comportements, et pour fonction auxiliaire, une aide à la maintenance facilitant la localisation des pannes sur les équipements. Dans sa fonction principale de sécurité du vol, fonction connue 15 sous la dénomination anglo-saxonne de "safety", un monitoring a la charge d'émettre des alarmes à destination du pilote pour l'avertir d'une éventuelle indisponibilité soudaine de l'équipement surveillé. Dans sa fonction auxiliaire d'aide à la maintenance, fonction connue sous le sigle "BITE", tirée de l'expression anglo-saxonne "Built ln 20 Test Equipement", un monitoring a la charge de fournir, à chaque fois qu'il a engendré une alarme de non-disponibilité en exécution de sa fonction principale de sécurité du vol, un rapport d'état de fonctionnement plus ou moins détaillé destiné à enrichir un rapport de post-vol dit PFR ou LLR de l'anglo-saxon "Post Flight Report" ou "Last Leg Report" fait à l'intention du 25 personnel de maintenance au sol. Le rapport de fonctionnement engendré par une fonction BITE d'aide à la maintenance est mémorisé au niveau de l'équipement concerné sous forme de clichés de données BITE et peut être soit consulté par le personnel de maintenance au sol au moyen d'une interface clavier-écran tel 30 que le MCDU de l'anglo-saxon "Multipurpose Control Display Unit" par lequel l'équipage d'un aéronef dialogue avec les différents équipements de celui-ci ou d'une console spécialisée raccordée au bus de transmission de données avion. Pour réduire les temps d'immobilisation au sol d'un aéronef, ses 35 équipements, qu'ils soient mécaniques comme des valves, des pompes etc., électriques comme des interrupteurs, des relais, des batteries etc., ou électroniques comme des calculateurs de pilote automatique, de navigation etc., sont, le plus souvent possible, conçus de manière à pouvoir être facilement démontés et remplacés rapidement par échange standard. On parle alors d'équipements LRU de l'expression anglo-saxonne "Line Replaceable Unit". Le concept de pièces facilement démontables et remplaçables par échange standard est même étendu à un échelon inférieur d'assemblage, au sein des équipements eux-mêmes, par utilisation d'architectures modulaires, avec des modules facilement démontables et remplaçables par échange standard, certains pouvant être multifonctions, c'est-à-dire utilisables dans plusieurs équipements différents ou supportant plusieurs fonctions en temps partagé. On parle alors de modules LRM de l'anglo-saxon "Line Replaceable Module". Une fonction BITE de monitoring peut exister à chacun des deux niveaux possibles d'échange standard de pièces au sein d'un aéronef : niveau équipement LRU et niveau module LRM. Elle est dite fonction BITE de ressource lorsqu'elle s'intéresse à une composition matérielle (hardware en anglo-saxon) ou au logiciel de premier niveau utilisé (système d'exploitation, drivers,..) et fonction BITE d'application lorsqu'elle s'intéresse à des logiciels de niveaux supérieurs. Elle est assurée par une électronique dont une partie matérielle plus ou moins importante suit le sort de la pièce surveillée. Une fonction BITE de monitoring peut également exister à un troisième niveau d'assemblage regroupant plusieurs module LRM placés dans une même armoire ou étagère. Elle est alors dite fonction BITE globale et consiste en un prédiagnostic facilitant celui du calculateur central de maintenance. Suivant le degré d'équipement d'un aéronef, le rapport de fonctionnement élaboré par une fonction BITE d'aide à la maintenance peut également être envoyé à un calculateur central de maintenance dit calculateur CMC ou CFDIU de l'anglo-saxon" Central Maintenance Computer", ou "Centralised Fault Display Interface Unit". Ce calculateur central de maintenance corrèle les rapports de fonctionnement issus des fonctions BITE des différents équipements de l'aéronef, entre eux et avec les alarmes de non-disponibilité d'équipements après leur traitement par le calculateur FWC pour en tirer un rapport de post-vol PFR ou LLR général au niveau de l'ensemble des équipements de l'aéronef surveillés par des monitoring. Ce rapport de post-vol PFR ou LLR renferme un historique des messages d'alarme de non-disponibilité émis par les différents équipements de l'aéronef pourvus de monitoring et des alarmes présentées à l'équipage ainsi que la synthèse des messages de non-disponibilité faite en dernier ressort et plus généralement, toutes les informations sur les états de fonctionnement des équipements, susceptibles de faciliter le travail de l'équipe de maintenance au sol, que ces informations résultent d'une exploitation automatique des messages de pannes des équipements ou de remarques de l'équipage. Un système de maintenance selon l'art connu est décrit dans le brevet américain US 6,208,955. Un tel système comprend un arbre de défaillances modélisant toutes les pannes et combinaisons de pannes potentielles du système et leur cause au moyen d'équations logiques. Un tel arbre de défaillance est obtenu après une phase d'analyse connue sous le vocable anglo-saxon FTA pour "Fault Tree Analysis". L'inconvénient d'un tel système est qu'il nécessite de refaire une nouvelle FTA à chaque modification du réseau physique de l'aéronef. En effet, le modèle embarqué dans l'aéronef est généré au sol à partir d'une première modélisation du réseau physique. Il est statique et ne peut pas évoluer au cours du vol pour s'adapter à un changement ou une panne qui n'aurait pas été anticipé au sol lors de la FTA. Ce type d'approche peut poser des problèmes d'exhaustivités en cas de multiples pannes simultanées. L'invention vise à pallier les problèmes cités précédemment en proposant un système prenant en charge la maintenance du réseau physique et de l'ensemble des équipements comprenant un modèle M, de l'ensemble des équipements du réseau physique, prenant en compte la topologie du réseau physique ainsi que les interactions entre les différents équipements et mis à jour en temps réel. L'ensemble de ces interactions constitue un réseau logique. Ce modèle M est constitué et mis à jour partir des données (dont par exemple les tables de configuration) des réseaux physiques et logiques et des équipements eux-mêmes. Le système selon l'invention se distingue de l'art antérieur en ce qu'il est basé sur un modèle des réseaux physiques et logiques et non pas sur un arbre de défaillances nécessitant une analyse complexe lors de la phase de modélisation. Un premier avantage du système selon l'invention est de réaliser un diagnostic simple et fiable en exploitant le modèle M pour localiser des pannes, y compris des pannes multiples, et d'établir un rapport entre la localisation de la panne et l'impact opérationnel de celle-ci sur l'ensemble des équipements. Un second avantage du système selon l'invention est qu'il permet l'utilisation d'algorithmes de diagnostic plus génériques et indépendants des réseaux physiques et logiques, s'appuyant sur le modèle M. Ces algorithmes 1 o de diagnostic sont aussi plus robustes aux modifications du réseau physique. Un troisième avantage du système selon l'invention est qu'il peut s'appliquer à différents niveaux de maintenance et utiliser les fonctions BITE d'un équipement, d'un module ou d'un ensemble de modules. 15 A cet effet, l'invention a pour objet un système de maintenance d'un ensemble d'équipements d'un aéronef, formant un réseau physique et un réseau logique configurés par des fichiers de configuration, chacun desdits équipements étant associé à un statut indiquant si ledit équipement est en panne et à des données issues d'analyses de sûreté de 20 fonctionnement, chacun desdits équipements comprenant au moins un connecteur en émission ou un connecteur en réception. Ledit système de maintenance selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte en outre : une bibliothèque d'objets représentant les équipements du 25 réseau physique et les éléments du réseau logique, des moyens pour créer un modèle M à partir des fichiers de configuration et de la bibliothèque d'objets, un modèle M des réseaux physiques et logiques, comprenant l'état de fonctionnement des équipements du réseau physique, 30 des éléments du réseau logique et en outre les données issues d'analyses de sûreté de fonctionnement, des moyens pour signaler des modifications du réseau physique au modèle M en temps réel, des moyens pour interroger le réseau physique sur l'état desdits équipements et mettre à jour en temps réel le modèle M, des moyens de diagnostic utilisant le modèle M pour déterminer 5 quels équipements sont en panne. Selon une variante de l'invention, les modifications du réseau physique comprennent : le chargement de nouveaux équipements dans le réseau, les pannes d'équipements du réseau, la reconfiguration du réseau 10 logique et la passivation sélective. Selon une variante de l'invention, le modèle M comprend des objets représentant les équipements, les liens et les connecteurs des équipements du réseau physique et les interactions entre équipements. 15 Selon une variante de l'invention, le modèle M comprend en outre une représentation du réseau logique, appelé lien virtuel, des échanges de données entre un équipement émetteur et des équipements récepteurs, lesdits liens virtuels étant définis par le connecteur en émission de 20 l'équipement émetteur de données, par les connecteurs en réception des équipements récepteurs de données et par l'ensemble ordonné des liens empruntés par les données pour parvenir du connecteur en émission jusqu'à un connecteur en réception. 25 Selon une variante de l'invention, les objets du modèle M comprennent une probabilité de défaillance établie à partir des données issues d'analyse de sûreté de fonctionnement. Selon une variante de l'invention, les moyens génériques de 30 diagnostic comprennent un algorithme de localisation de pannes déterminant le ou les équipement(s) le plus probablement défaillant à partir de la corrélation des statuts de panne des équipements et des probabilités de défaillance des équipements. Selon une variante de l'invention, les moyens génériques de diagnostic comprennent en outre l'identification des équipements non accessibles : connectés à un ou plusieurs équipements en panne ou qui ont leur connecteur en émission défectueux. Selon une variante de l'invention, lorsqu'une alarme signale un disfonctionnement, les moyens génériques de diagnostic établissent une relation entre ledit disfonctionnement et une panne localisée par l'algorithme de localisation de pannes. 10 Selon une variante de l'invention, les moyens génériques de diagnostic comprennent en outre le filtrage des équipements en cours de réinitialisation ou éteints. 15 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite à titre d'exemple non limitatif et à l'aide des figures parmi lesquelles : La figure 1, déjà décrite, représente un exemple de réseau logique, selon l'art connu. 20 La figure 2 représente un exemple d'architecture du système de maintenance selon l'invention. La figure 2 représente un exemple d'architecture du système de 25 maintenance selon l'invention. Ledit système est destiné à la maintenance d'un ensemble d'équipements d'un aéronef, formant les réseaux physiques et logiques 106 configuré par des fichiers de configuration 101. Le système de maintenance selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte : une bibliothèque d'objets 102 représentant de façon générique 30 chaque type d'équipements du réseau physique et les éléments du réseau logique 106, des moyens 103 pour créer un modèle M à partir des fichiers de configuration et de la bibliothèque d'objets. Les moyens 103 pour créer le modèle M créent, pour chaque équipement du5 réseau physique et éléments du réseau logique décrit dans les fichiers de configuration, un objet. un modèle M 104 des réseaux physiques et logiques comprenant l'état de fonctionnement des équipements du réseau physique, une représentation des éléments du réseau logique et en outre les données issues d'analyse de sûreté de fonctionnement, des moyens 107 pour signaler des modifications du réseau physique (le chargement de nouveaux équipements dans le io réseau, les pannes d'équipements du réseau, la reconfiguration du réseau logique ou la passivation sélective) au modèle M en temps réel, des moyens 108 pour interroger le réseau physique sur l'état desdits équipements et mettre à jour en temps réel le modèle 15 M, un objet pouvant, par exemple, interroger l'équipement auquel il est associé pour connaître son statut, des moyens 105 de diagnostic utilisant le modèle M pour déterminer quels équipements sont en panne. 20 La présente invention est basée sur la modélisation de l'ensemble des équipements qui permet l'utilisation de principes algorithmiques génériques qui ne dépendent ni de l'ensemble des équipements considérés, ni de l'implémentation du modèle. Le modèle 104 est supporté par une architecture construite sur 25 une base de programmation objet dans laquelle chacun des objets représente un équipement du réseau physique (switch, lien, port, connecteur, etc.) ou un élément du réseau logique. Les objets proposent une interface dédiée à chacun des algorithmes de diagnostic génériques (localisation de pannes, corrélation pannes / alarmes). Un algorithme de diagnostic peut 30 donc s'adresser de façon uniforme à tous les objets représentant un équipement. Chacun des objets du modèle réagit aux sollicitations de l'algorithme d'une façon qui lui est propre. Il n'y a pas de limitation concernant ce comportement propre. Un objet, lorsqu'il reçoit une sollicitation et qu'il ne dispose pas des informations nécessaires, peut, par exemple, 35 interroger l'équipement auquel il est associé. Il est aussi possible d'associer à l'objet une stratégie de lever de doute local (en interrogeant plusieurs équipements et demandant le lancement de tests de confirmation, etc.). Chaque objet ainsi créé doit réaliser un certain nombre d'actions ou requêtes nécessaires aux algorithmes génériques de diagnostic. Celles-ci définissent l'interface entre les objets du modèle et le système de maintenance. Cette interface est aussi générique. La manière dont est implémentée cette interface au sein de chaque objet est spécifique à l'ensemble des équipements considérés, soit simplement déterminée dans le modèle soit basée sur des échanges de données entre des équipements réels et le modèle. Un tel modèle permet le traitement de pannes multiples et/ou simultanées. Le modèle 104 ainsi que les algorithmes génériques sont soit hébergés sur un équipement réel de l'ensemble considéré soit ne font pas partie de l'ensemble d'équipements. Un modèle M 104 associé à l'exemple de réseau physique comprend un ensemble d'objets représentant l'ensemble des équipements dont les switchs, leurs connecteurs et les liens. Le modèle M comprend en outre une représentation du réseau logique des flux de données appelée liens virtuels. Un lien virtuel est caractérisé par le connecteur en émission de l'équipement émetteur de données, par les connecteurs en réception des équipements récepteurs de données et par les chemins utilisés pour transmettre les données. Un chemin correspond à un ensemble ordonné des liens empruntés par les données pour parvenir du connecteur en émission jusqu'à un connecteur en réception. Un connecteur en émission peut potentiellement être l'émetteur de plusieurs liens virtuels. La notion de lien virtuel est suffisamment générique pour pouvoir s'appliquer à tous types de liaisons : discrètes, ARINC 429, multiplexée, sans fils, .... Par exemple dans le cas d'une liaison physique ARINC 429, le chemin est identique au lien virtuel qui lui-même est identique au lien.30 REVENDICATIONS 1. Système de maintenance d'un ensemble d'équipements d'un aéronef, formant un réseau physique et un réseau logique (106) configurés par des fichiers de configuration (101), chacun desdits équipements étant associé à un statut indiquant si ledit équipement est en panne et à des données issues d'analyses de sûreté de fonctionnement, chacun desdits équipements comprenant au moins un connecteur en émission ou un connecteur en réception, ledit système de maintenance étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : une bibliothèque d'objets (102) représentant les équipements du réseau physique (106) et les éléments du réseau logique, des moyens (103) pour créer un modèle M à partir des fichiers de configuration et de la bibliothèque d'objets, un modèle M (104) des réseaux physiques et logiques, comprenant l'état de fonctionnement des équipements du réseau physique, des éléments du réseau logique et en outre les données issues d'analyses de sûreté de fonctionnement, des moyens (107) pour signaler des modifications du réseau physique au modèle M en temps réel, des moyens (108) pour interroger le réseau physique sur l'état 20 desdits équipements et mettre à jour en temps réel le modèle M, des moyens (105) de diagnostic utilisant le modèle M pour déterminer quels équipements sont en panne. 25 2. Système de maintenance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modifications du réseau physique (106) comprennent : le chargement de nouveaux équipements dans le réseau, les pannes d'équipements du réseau, la reconfiguration du réseau logique et la passivation sélective, c'est-à-dire le fait de ne plus utiliser une partie du 30 réseau d'équipement. 3. Système de maintenance selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle M (104) comprend des objetsreprésentant les équipements, les liens et les connecteurs des équipements du réseau physique (106) et les interactions entre équipements. 4. Système de maintenance selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle M (104) comprend en outre une représentation du réseau logique, appelé lien virtuel, des échanges de données entre un équipement émetteur et des équipements récepteurs, lesdits liens virtuels étant définis par le connecteur en émission de l'équipement émetteur de données, par les connecteurs en réception des io équipements récepteurs de données et par l'ensemble ordonné des liens empruntés par les données pour parvenir du connecteur en émission jusqu'à un connecteur en réception. 5. Système de maintenance selon l'une des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que les objets du modèle M (104) comprennent une probabilité de défaillance établie à partir des données issues d'analyse de sûreté de fonctionnement. 6. Système de maintenance selon l'une des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que les moyens génériques de diagnostic (105) comprennent un algorithme de localisation de pannes déterminant le ou les équipement(s) le plus probablement défaillant à partir de la corrélation des statuts de panne des équipements et des probabilités de défaillance des équipements. 25 7. Système de maintenance selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens génériques de diagnostic (105) comprennent en outre l'identification des équipements non accessibles : connectés à un ou plusieurs équipements en panne ou qui ont 30 leur connecteur en émission défectueux. 8. Système de maintenance selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que lorsqu'une alarme signale un disfonctionnement, les moyens génériques de diagnostic (105) établissent une relation entre leditdisfonctionnement et une panne localisée par l'algorithme de localisation de pannes. 9. Système de maintenance selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens génériques de diagnostic comprennent en outre le filtrage des équipements en cours de réinitialisation ou éteints.