Brevet FR3130420A1 — publié le 20230616

L’invention concerne un procédé mis en œuvre par ordinateur de planification des maintenances dans des ouvrages hydrauliques d’une vallée, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) détermination d’un ensemble de contraintes relatives à des tâches de maintenance ; b) évaluation d’un planning comprenant un calcul d’un critère d’évaluation , et d’un élément du sous-différentiel de au point , noté la fonction étant concave et représentative des contraintes de la vallée ; c) détermination, à partir du planning évalué de la fonction et du sous-différentiel , d’une fonction d’estimation tangente à la fonction au point ; d) détermination d’un planning candidat qui appartient à la fonction et qui satisfait toutes les contraintes déterminées à l’étape a) ; e) évaluation du planning candidat à partir de la fonction ; f) comparaison de l’évaluation du planning candidat à l’estimation du planning candidat et si alors le planning candidat est optimal sinon le procédé comprend une répétition des étapes c) d) et e) avec le planning candidat comme variable de l’étape c). Figure pour l’abrégé : FIGURE 1 Planification des maintenances dans des ouvrages hydrauliques d’une vallée L’invention concerne le domaine de la planification de la maintenance des ouvrages hydrauliques. ETAT DE LA TECHNIQUE Aujourd’hui, l’énergie hydraulique représente une grande part d’énergie renouvelable dans la production d’électricité. Cette part va croitre dans les années qui viennent car cette énergie est considérée comme une énergie verte. Au-delà de l’aspect environnemental, l’hydraulique occupe également un rôle très important dans l’équilibre du marché électrique. En effet, par un démarrage quasi immédiat des turbines hydrauliques, elle est idéale pour ajuster rapidement la production à la demande. Ces installations disposent d’une bonne durée de vie, supérieure à quarante ans. Toutefois, le nombre important de sollicitations de ces installations entraîne une usure plus rapide de certains matériaux (joints, vannes, transformateurs, etc.). La fiabilité du démarrage de ces installations est essentielle lors des pics de consommation et une attention particulière est donc portée à la maintenance de ces ouvrages. Un parc de production hydraulique est constitué de plusieurs vallées regroupant plusieurs réservoirs (retenues d’eau) et usines. La gestion des stocks d’eau dans les réservoirs doit être anticipée et optimisée à moyen terme (au moins un an à l’avance). Les vallées hydrauliques sont très contraintes, par des contraintes physiques (par exemple : débits maximums des usines et volumes des réservoirs) et des contraintes réglementaires (par exemple : débits minimaux réservés pour l’irrigation agricole et l’alimentation en eau potable et volumes minimums à garantir sur les lacs pour la faune et les activités estivales). Les incertitudes sur la demande (vue au travers de signaux de prix) et les apports en eau sont représentés par plusieurs scénarios. Un tel parc de production hydraulique fait l’objet d’un suivi et d’un entretien rigoureux. Les exploitants répartis dans les usines de production et les groupements d’usines surveillent, contrôlent et auscultent régulièrement les installations. Par exemple, les barrages dépassant 20 mètres de hauteur font l’objet de visites décennales au cours desquelles un examen complet de l’ouvrage est réalisé. Chaque année les maintenances à effectuer dans les différentes vallées hydrauliques sont répertoriées. Chaque vallée peut être traitée indépendamment, mais l’ensemble des maintenances à effectuer sur une vallée constitue un problème non trivial. A l’heure actuelle, les gestionnaires des infrastructures cherchent « à la main » un bon planning et en évalue sa pertinence vis-à-vis d’un certain nombre de contraintes. Ils réitèrent ce processus jusqu’à obtenir satisfaction (à la fois sur le gain économique résultant de l’exploitation de la vallée et sur le respect des contraintes). Cependant, ce processus est long car la constitution d’un planning demande un savoir-faire important et une très bonne connaissance métier. Même avec une connaissance experte, l’ensemble des possibilités de planning étant gigantesque, il n’y a aucune garantie d’optimalité. L’invention permet d’optimiser la planification des maintenances dans les ouvrages hydrauliques et notamment dans plusieurs vallées hydrauliques concomitantes. A ce titre, l’invention concerne un procédé mis en œuvre par ordinateur de planification des maintenances dans des ouvrages hydrauliques d’une vallée, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) détermination d’un ensemble de contraintes relatives à des tâches de maintenance ; b) évaluation d’un planning comprenant un calcul d’un critère d’évaluation , et d’un élément du sous-différentiel de au point , noté la fonction étant concave et représentative des contraintes de la vallée ; c) détermination, à partir du planning évalué de la fonction et du sous-différentiel , d’une fonction d’estimation tangente à la fonction au point ; d) détermination d’un planning candidat qui appartient à la fonction et qui satisfait toutes les contraintes déterminées à l’étape a) ; e) évaluation du planning candidat à partir de la fonction ; f) comparaison de l’évaluation du planning candidat à l’estimation du planning candidat et si alors le planning candidat est optimal sinon le procédé comprend une répétition des étapes c) d) et e) avec le planning candidat comme variable de l’étape c). L’invention permet d’obtenir des plannings à destination des exploitants pour que les maintenances soient réalisées au meilleur moment et pour assurer le respect des contraintes physiques et des contraintes réglementaires imposées. L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - les contraintes sur les tâches de maintenance sont des données temporelles, des indicateurs de disponibilités, des exclusions de tâches, des partages de ressources entre tâches ; - la fonction est fonction de contraintes sur la vallée, les contraintes sur la vallée comprenant : l’écoulement de l’eau, des débits minimums et maximums des pompes et des turbines, des volumes minimums et maximums des réservoirs de la vallée, des interdictions de pompage/turbinage simultanée ; - la fonction est définie pour chaque pas de temps d’une durée totale par la fonction suivante : avec : moyenne des gains immédiats liés à la puissance produite et l’espérance des gains futurs représentée par la valeur du stock d’eau final : stocks des réservoirs de la vallée au début du pas de temps : ensemble des stocks admissibles : débits des usines pendant le pas de temps : ensemble des débits admissibles : valeurs des variables aléatoires intervenant sur le système au pas de temps (apports des réservoirs et coûts marginaux) : évolution des stocks en fonction de l’écoulement de l’eau dans la vallée ; - le paramètre est compris entre 0 et et caractérise la proximité entre les fonctions et . L’invention permet de résoudre un problème complexe en le décomposant. Cela permet de traiter à la fois un problème de planification de maintenances et l’impact du planning sur la gestion moyen terme d’une vallée. Si l’on s’arrête avant convergence, l’invention permet plusieurs bons plannings. L’exploitant pourra ensuite faire des arbitrages, en fonction du respect des contraintes. Après le choix du planning, les équipes peuvent commencer à s’organiser et à planifier les interventions (approvisionnement des pièces de rechange, programmation des arrêts/redémarrages des groupes de production, etc.). PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la illustre schématiquement un parc de production hydraulique ; - la illustre schématiquement des étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention ; - la illustre schématiquement le déroulement d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention ; - la illustre la convergence du procédé selon un mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. Procédé mis en œuvre par ordinateur de planification des maintenances dans des ouvrages hydrauliques d’une vallée, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) détermination (E1) d’un ensemble de contraintes relatives à des tâches de maintenance ; b) évaluation (E2) d’un planning comprenant un calcul d’un critère d’évaluation , et d’un élément du sous-différentiel de au point , noté la fonction étant concave et représentative des contraintes de la vallée ; c) détermination (E3, E4), à partir du planning évalué de la fonction et du sous-différentiel , d’une fonction d’estimation tangente à la fonction au point ; d) détermination (E4) d’un planning candidat qui appartient à la fonction et qui satisfait toutes les contraintes déterminées à l’étape a) ; e) évaluation (E5) du planning candidat à partir de la fonction ; f) comparaison (E6) de l’évaluation du planning candidat à l’estimation du planning candidat et si alors le planning candidat est optimal sinon le procédé comprend une répétition des étapes c) d) et e) avec le planning candidat comme variable de l’étape c). Procédé selon la revendication 1, dans lequel les contraintes sur les tâches de maintenance sont des données temporelles, des indicateurs de disponibilités, des exclusions de tâches, des partages de ressources entre tâches. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fonction est fonction de contraintes sur la vallée, les contraintes sur la vallée comprenant : l’écoulement de l’eau, des débits minimums et maximums des pompes et des turbines, des volumes minimums et maximums des réservoirs de la vallée, des interdictions de pompage/turbinage simultanée. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonction est définie pour chaque pas de temps d’une durée totale par la fonction suivante : avec : moyenne des gains immédiats liés à la puissance produite et l’espérance des gains futurs représentée par la valeur du stock d’eau final : stocks des réservoirs de la vallée au début du pas de temps : ensemble des stocks admissibles : débits des usines pendant le pas de temps : ensemble des débits admissibles : valeurs des variables aléatoires intervenant sur le système au pas de temps (apports des réservoirs et coûts marginaux) : évolution des stocks en fonction de l’écoulement de l’eau dans la vallée. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le paramètre est compris entre 0 et et caractérise la proximité entre les fonctions et .