FR3009615A1 - Procede et systeme de captage, discrimination et caracterisation de signaux faibles au moyen de leurs signatures respectives - Google Patents

Abstract

Procédé et système pour capter et caractériser des signaux faibles émis par une ou plusieurs sources Ek à surveiller comportant au moins les étapes suivantes : • détecter le signal émis Ω par une ou plusieurs sources émettrices Ek à surveiller, à au moins un instant donné t, • élaborer une signature Sk(t) traduisant une valeur d'énergie correspondant au signal détecté Ωk(t): ▪ Sk(t) = G2 XθXM R avec G valeur d'intensité d'un évènement ayant impacté la ou les sources, θ une valeur d'occurrence dudit évènement et Mr une valeur de facteur de maitrise de risque liés à l'état du système • comparer la valeur de la signature Sk(t) déterminée à une ou plusieurs valeurs seuils, afin de caractériser le signal Qk(t) en signaux faibles et/ou signaux faibles précurseurs, • si la valeur de la signature Sk(t) correspond à un signal faible précurseur, le signal est mémorisé et le procédé émet un signal d'alerte représentatif d'un dysfonctionnement afin d'avertir du dysfonctionnement et/ou de corriger le dysfonctionnement du système.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE CAPTAGE, DISCRIMINATION ET CARACTERISATION DE SIGNAUX FAIBLES AU MOYEN DE LEURS SIGNATURES RESPECTIVES L'objet de l'invention concerne un procédé pour capter, discriminer et caractériser des signaux faibles parmi un ensemble de signaux pouvant provenir d'une ou de plusieurs sources très diverses, au moyen d'une signature assimilée à une quantité « d'énergie » associée à un signal. Le mot signature dans le contexte de l'invention est, par exemple, une fonction (une grandeur ou un objet) physico-mathématique assimilable à une quantité d'énergie associée à un signal. Le procédé est utilisé pour capter, discriminer et caractériser les signaux faibles en évaluant en temps réel, ou de manière rétrospective et/ou prédictive par exemple, leurs signatures respectives afin de déclencher si nécessaire un signal d'alerte et des actions correctives et/ou préventives, dès que la « Puissance » de la signature, atteint un niveau d'alerte qui permettra de pointer un dysfonctionnement potentiel du système et/ou détecter une opportunité (risque à effet positif) qui pourrait améliorer et renforcer le système. La « Puissance » est par définition une grandeur physico-mathématique associée à l'énergie supposée dégagée dans le temps par le signal capté. Elle est définie par l'intégrale mathématique ou l'Aire géométrique associée à l'évolution continue de la signature du signal dans le temps ) Dans le contexte de l'invention, un signal faible est défini comme une information d'alerte précoce de faible intensité pouvant être annonciatrice d'une tendance ou d'un évènement important. La surveillance des signaux faibles désigne, par exemple, la vérification, la supervision, l'observation critique et la détermination de l'état du (des) périmètre(s) d'observation considéré(s) au regard de(s) référentiel(s) applicable(s) afin d'en identifier continûment les changements par rapport à un niveau de performance exigé ou attendu. L'incubation des signaux faibles précurseurs est caractérisée par la dérive des signaux blancs, la multiplication des signaux faibles et l'apparition des premiers signaux faibles précurseurs. Elle constitue un indicateur « lanceur d'alerte ». Elle est surveillée grâce à l'évaluation périodique de la « Puissance » d'une signature sur un intervalle de temps donné qui pourrait être par exemple, une période de référence fixe ou décroissante. Le changement de l'état d'un système, d'un périmètre d'observation ou d'un environnement (contexte interne ou externe) peut se traduire par une vulnérabilité ou une dégradation (en cas de tendance négative associée à un risque) ou une situation de déphasage (en cas de tendance positive associée à une opportunité à saisir). Il est souvent annoncé par un ensemble d'informations ou de signaux qui sont potentiellement présents et détectables au sein de ce système et/ou de son environnement immédiat ou élargi. Ces informations ou signaux proviennent de sources très diverses : systèmes de supervision et/ou remontée d'alarmes, composantes élémentaires d'un système d'information, sources de risques, répertoire de bonnes pratiques et d'initiatives à valeur positive, capteurs ou objets physico-industriels, processus de déclaration d'événements, enregistrements et/ou fiches de constat d'écarts ou d'anomalies ou d'amélioration continue au titre de la Qualité, sources d'information externes ou internes à l'environnement observé, indicateurs de suivi des procédés et des processus, tableau de bord des indicateurs de performance, d'efficacité et d'efficience, etc.. La difficulté technique est de capturer, interpréter et exploiter la connaissance significative « cachée » dans ces informations, traduite en signaux faibles, afin d'agir de manière efficace et efficiente avant que la situation ne dégénère (accident par exemple). En matière de sécurité et de maîtrise de risque, le monde industriel agit de sorte à éviter les accidents. Pour cela, il est connu d'utiliser le retour d'expérience ou REX qui constitue un moyen de rendre chaque jour plus performants les dispositifs de prévention d'accidents, en veillant à détecter les écarts par rapport à une situation attendue et à les prendre en compte pour réagir en conséquence. Les enquêtes sur la plupart des événements accidentels graves ont mis en évidence la présence de signaux faibles, repérés sans que pour 5 autant ces signaux aient été traités et considérés comme sources potentielles ou révélateurs d'accident très grave. Le traitement des signaux faibles constitue l'une des trois composantes principales des dispositifs de retour d'expérience REX mis en place par des industriels. Les REX connus actuellement sont de trois types : 10 a) le REX évènementiel est basé sur la survenue d'un évènement isolé dont un utilisateur ou opérateur souhaite comprendre l'origine de façon à éviter la répétition, b) le REX « signaux faibles » se distingue du REX « évènementiel » par le fait qu'aucun évènement marquant n'est réellement 15 survenu. Il vise à en anticiper l'occurrence, c) le REX « positif » vise à détecter les bonnes pratiques et à les renforcer. L'état des pratiques industrielles recensées dans le cadre du REX montre que la mise en oeuvre du REX «signaux faibles» n'est pas encore 20 maitrisée. Les signaux faibles sont en effet des signaux encore négligés aujourd'hui par les systèmes et les techniques classiques d'analyse de risque et de prévention. Ils sont pourtant des indicateurs potentiels de défaillances récurrentes indéterminées qui nécessitent d'être détectées et corrigées rapidement. 25 Aujourd'hui, dans le domaine de la sécurité industrielle par exemple, une des techniques est de prévenir les accidents en identifiant les dangers puis en évaluant les risques par rapport à ces dangers qui peuvent notamment porter atteinte à des cibles. Les recherches sur les signaux faibles connues du Demandeur ont été réalisées pour la plupart après un 30 dysfonctionnement d'un système donc « a posteriori » et se limitaient à des accidents technologiques importants. Dans ce domaine on distingue la notion de précurseurs/signaux faibles et celle de « presque accident » lorsqu'un accident a été évité de justesse. La notion de précurseur associée aux signaux faibles est définie dans l'art antérieur. Elle est reliée au fait qu'un grand nombre d'accidents impliquent des informations qui sont potentiellement présentes au sein d'un système. Il existe donc un besoin d'apporter une dimension quantitative à ces signaux faibles afin de pouvoir les détecter, les interpréter et les exploiter pour adapter le système et renforcer sa robustesse et sa maîtrise de risque pour faire face à une dégradation potentielle pouvant générer un événement grave, ou réagir efficacement face une situation imprévue mais à forte valeur positive (opportunité par exemple). Par définition, dans le cadre de la présente invention, les signaux faibles sont considérés émis par des sources supposées émettrices au sein d'un périmètre d'observation considéré, générant un ensemble de risques (positifs et/ou négatifs) identifiés ou indéterminés ou pouvant en être affecté. Un des objectifs de la présente invention est de capter, discriminer, caractériser, et surveiller en continu les signaux faibles et les traiter pour alerter d'un dysfonctionnement éventuel d'un système et/ou empêcher leur évolution potentielle en signaux faibles précurseurs, forts ou critiques, responsables ou révélateurs de dysfonctionnement d'un système. Un autre objectif de la présente invention est également de surveiller la dérive potentielle de l'état du système par rapport à son fonctionnement nominal, générer une alerte et déclencher une action 25 corrective. L'invention concerne un procédé pour capter et caractériser des signaux faibles émis par une ou plusieurs sources Ek à surveiller au sein d'un système, le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : 30 - détecter le signal émis CI par une ou plusieurs sources émettrices Ek à surveiller, à au moins un instant donné t, - déterminer pour chaque signal émis et détecté Qk(t), un vecteur ayant comme composantes une valeur d'intensité G d'un évènement ayant impacté la ou les sources, une valeur d'occurrence 0 dudit évènement et une valeur de facteur de maitrise de risque Mr liés à l'état du système, en tenant compte d'un module (20) contenant la mémoire du fonctionnement du système, - élaborer une signature Sk(t) traduisant une valeur d'énergie correspondant au signal détecté Qk(t) en exprimant la signature comme le produit : - Sk(t) = G2 X 0><MR - comparer la valeur de la signature Sk(t) déterminée à une ou plusieurs valeurs seuils, afin de caractériser le signal Qk(t) parmi un ensemble de catégorie de signaux comprenant au moins la catégorie des signaux faibles, des signaux faibles précurseurs, - si la valeur de la signature Sk(t) correspond à un signal faible précurseur, le signal est mémorisé et le procédé émet un signal d'alerte représentatif d'un dysfonctionnement afin d'avertir du dysfonctionnement et/ou de corriger le dysfonctionnement du système.

L'étape d'incubation de signaux faibles est, par exemple, détectée de la manière suivante : - on définit une période de référence To comme l'intervalle de temps pendant lequel un nombre Nmin de signaux sont détectés, nombre acceptable par le système, - tant que le nombre de signaux faibles N détectés est stable et/ou inférieur à Nmin, pendant tout intervalle de temps T supérieur à To, la période de référence est inchangée, - dès que l'on détecte un intervalle de temps T1 plus petit que Tc), pendant lequel N est supérieur à Nmin, une première pré-alerte est donnée, et on réactualise la période de référence To en lui affectant la valeur Ti identifiée telle que Ti est inférieur à To. Selon une variante de réalisation, on surveille la variation dans le temps de la période de référence To et si cette valeur est instable, alors on émet un signal d'alerte. Selon une variante de réalisation pour caractériser un signal on utilise les valeurs seuils suivantes - pour une signature comprise entre So=6 et Si inférieure à 8, avec 6S<8, les signaux sont classifiés dans la catégorie des « signaux faibles », - pour une signature comprise entre Si=8 et S2 inférieure à 12, avec 8S<12, les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux faibles précurseurs ». On détecte, par exemple, les signaux Qk(t) pour une seule source Ek à plusieurs instants sur une période de temps donné afin de capter et caractériser les signaux faibles émis de la source, on surveille la valeur N des signaux détectés et/ou la variation de la période de référence. Il est aussi possible de détecter les signaux pour plusieurs sources Ek sur une période de temps donné, on détermine les valeurs de signature correspondantes afin de déterminer les signaux faibles issus des différentes sources-cibles, on surveille la valeur N des signaux détectés et/ou la variation de la période de référence. Pour déterminer la signature le procédé utilise, par exemple, pour le facteur de maîtrise de risque la valeur : 1 ( 3 4 MR =- 1+4-,u 2 La t-1 ) où 1 pi Selon une variante on réinjecte les valeurs de signature déterminées associées à une ou plusieurs sources dans le module intelligent.

On utilise pour classifier les signatures, par exemple, cinq catégories de signaux, les signaux critiques, les signaux forts, les signaux faibles précurseurs, les signaux faibles, les signaux blancs. Pour caractériser les signatures il est possible d'utiliser les valeurs de seuil suivantes : - pour une signature comprise entre S0=6 et Si inférieure à 8, avec 6S<8, les signaux sont classifiés dans la catégorie des « signaux faibles », - pour une signature comprise entre Si=8 et S2 inférieure à 12, avec 8S<12, les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux faibles précurseurs », - pour une signature inférieure au seuil S0=6, S<6 les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux blancs », - pour une signature comprise entre S2=12 et S3 inférieure à 16, avec 12S<16 les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux forts », - pour une signature supérieure ou égale à S3, S16 les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux critiques ». L'invention concerne aussi un système pour capter et caractériser des signaux faibles provenant d'une ou plusieurs sources émettrices situées dans une zone d'observation donnée caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : - au moins un capteur de détection des signaux émis par une ou plusieurs sources émettrices, - un module intelligent contenant des informations relatives au fonctionnement des sources, - un processeur adapté à exécuter les étapes du procédé précité, à déterminer à partir des signaux détectés et à partir des paramètres du module intelligent une valeur de signature associée à un signal, et à classifier la valeur de signature en utilisant des valeurs seuils afin de discriminer au moins les signaux faibles des autres signaux, - un dispositif de contrôle et prise de décision et de remontée d'alarme. D'autres caractéristiques et avantages du procédé et du système selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif et nullement limitatif annexés des figures qui représentent : - La figure 1, un schéma d'un exemple de système permettant la mise en oeuvre du procédé, - La figure 2, un synoptique des étapes mises en oeuvre par le procédé selon l'invention, - La figure 3, un exemple de représentation de signaux faibles. Le procédé mis en oeuvre par l'invention peut être assimilé à un capteur dynamique de signaux faibles doté d'une intelligence dans le sens OÙ il s'appuie sur un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée (remontée d'alarme, fait technique, écart ou anomalie, information ou connaissance délivrée par une source) en une Signature physique, grandeur mesurable, fonction du temps, discriminant et caractérisant le signal capté. A un signal, à un instant t, on associe au moins une Signature.

Comme il existe de nombreuses relations de cause à effet, un signal capté peut être le résultat de l'interdépendance et l'intercorrélation de plusieurs sources. L'Aire de la Signature d'un signal sur une période de temps donnée constituera « l'énergie » supposée délivrée par le signal pendant cet intervalle de temps. Ce dernier pourrait être une période de référence paramétrée par l'utilisateur en début de traitement et revue en fonction de l'usage d'exploitation et des résultats associés. Dans la présente invention, l'exploitation et l'interprétation des signaux s'appuient sur la surveillance en continu des sources émettrices et la collecte, la caractérisation et l'enregistrement des signaux émis dans l'objectif de détecter, le plus en amont possible, une incubation éventuelle des signaux faibles précurseurs. Celle-ci est détectable au moyen d'un système d'auto-surveillance et d'alerte précoce associé à un module autonome et intelligent ayant une fonction d'apprentissage et d'expertise (Learning Memory Core - LMC). Ce dernier permettra de surveiller, capter, caractériser et enregistrer les signaux faibles en fonction des informations stockées concernant le REX. Le système permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention comprend une ou plusieurs sources émettrices E 1 , E2, E3 qui se situent dans un périmètre d'observation choisi, un capteur 10 de détection des signaux émis par différentes sources, le capteur est en liaison avec un processeur 11 adapté à traiter les signaux reçus et exécuter les étapes du procédé selon l'invention afin notamment de déterminer une valeur de signature pour un signal, de suivre dans le temps l'évolution des signatures déterminées, de mettre à jour des valeurs seuils ou des valeurs de référence comme il sera décrit plus loin dans la description. Le processeur 11 reçoit des informations de la part d'un module intelligent 20 plus connu sous l'expression anglo-saxonne «Learning Memory Core». Le système comporte aussi une mémoire 12 stockant des valeurs seuils qui vont permettre de classifier les signatures Sk(t) (k est l'indice d'une source, t un instant donné) déterminées par le procédé et un dispositif de contrôle 14 et de prise de décision, par exemple. La mémoire peut aussi comporter des valeurs seuils utilisées pour surveiller le nombre de signaux faibles détectés, des valeurs de période sur lesquelles on va surveiller les signatures. Le dispositif de contrôle et de prise de décision peut se présenter notamment sous la forme d'un écran ou d'un tableau de bord paramétrable permettant à un opérateur de visualiser les signatures, de suivre leur évolution dans le temps, de commander un diagnostic et un état des lieux exhaustif en temps réel, avec une composante de contrôle-commande des processus industriels potentiellement affectés et de valider le plan d'actions correctives et préventives proposé par l'organe de décision intelligent.

Le dispositif comprendra aussi une mémoire 15 permettant de mémoriser les références des sources émettrices, les valeurs des signatures Sk(t) obtenues sur plusieurs périodes, pour chacune des sources, et l'état du périmètre observé à un instant donné. Le module intelligent ou LMC comporte, par exemple, plusieurs composantes-mémoires, notamment : - une mémoire évènementielle, 21, associée au REX évènementiel, - une mémoire positive, 22, associée au REX positif, - une mémoire signaux faibles, 23, associée aux signaux faibles, - une mémoire qualité, 24, associée au système de management de la qualité du périmètre d'observation considéré, dans le cas où il est certifié ISO 9001, - une mémoire SI, 25, associée à la sécurité des systèmes d'information, - une mémoire industrielle, 26, associée aux processus industriels. Ces mémoires sont constituées, par exemple, au préalable en collectant des informations et des données associées aux sources émettrices, selon des processus d'apprentissage et d'expertise associés à l'intelligence des systèmes, connus de l'Homme du métier. Les mémoires peuvent être remises à jour au fur et à mesure en utilisant les mesures de signature réalisées par le procédé selon l'invention.

Le dispositif 14 de contrôle et de prise de décision peut être constitué par un système intelligent d'auto-surveillance en continu, par exemple. Il peut comprendre un tableau de bord de suivi des signatures, de pilotage et de visualisation des signaux faibles et de leur dérive dans le temps, associé à un plan d'actions à mettre en oeuvre dans des délais et des modalités prédéfinies. Le processeur 11 va déterminer, pour un signal ok émis par une source Ek à un instant t, et en utilisant les données contenues dans le module intelligent 20, un vecteur Vk(t) dont les composantes sont définies par exemple à partir des paramètres suivants : a) la gravité G (1 G 4) d'un évènement ayant impacté, à un instant donné, la source émettrice ou le périmètre d'observation associé. Il est aussi possible de considérer l'intensité d'une grandeur stratégique mesurable permettant d'évaluer, sur une échelle de 1 à 4, la connaissance extraite du signal émis par la source, b) l'occurrence 0 (1 0 4) de l'évènement, ou d'un signal équivalent, c) un facteur de maîtrise de risque MR décrivant, à un instant t donné, l'état du système ou du périmètre observé, en prenant en compte l'état de ses propriétés intrinsèques entraînant une sensibilité à une défaillance, une vulnérabilité à une source de risque pouvant induire un évènement avec (ou sans) conséquence, ou bien un écart par rapport au fonctionnement normal du système. Une possibilité pour définir le facteur de risque consiste à utiliser la technique «moyens-compétences-méthodes » ou MCM préconisée par l'AFNOR. Il est également possible d'utiliser d'autres techniques connues du domaine technique pour l'évaluation initiale et sélectionner les trois composantes les plus significatives en termes de risque et de conditions d'exploitation. Ces trois composantes du facteur de maîtrise de risque peuvent être aussi des indicateurs significatifs en termes de processus (par exemple, performance ou conformité, efficacité, efficience). L'idée du procédé selon l'invention consiste notamment dans un premier temps à capter et caractériser les signaux faibles émis par toutes les sources émettrices identifiées au sein d'un périmètre d'observation donné. Ces sources peuvent être des sources principales, secondaires ou toutes sources potentiellement émettrices de signaux faibles. Il est possible de définir au préalable des sources à surveiller qui seront choisies en fonction d'un domaine d'application donné. Dans le fonctionnement du système (figure 2), un signal physique émis CI par une source émettrice est détecté, 30, par le capteur 10 du système. Le signal physique dans cet exemple est traduit en quantité d'énergie dégagée par le signal. Le signal physique Qi(t) capté à un instant t donné, est traité par le processeur 11 qui utilise le module intelligent 20, les mémoires précitées pour associer un vecteur Vi(t) avec pour composantes (Gi(t), ei(t), MRi(t)) qui permettra de caractériser le signal. Le système détermine pour tous les signaux reçus sur les différents capteurs du périmètre d'observation, un vecteur. Il est alors possible de mémoriser dans la mémoire de stockage 15 les informations suivantes : le signal Qi(t) détecté, l'instant t, le vecteur Vi(t) obtenu. Le système détermine, par exemple en temps réel, les signatures respectives des signaux reçus, les signatures étant représentatives, dans cet exemple de l'énergie contenue dans les signaux reçus.

Le vecteur peut être de dimension 3 si l'on prend en compte le facteur de maîtrise de risque, comme il a été mentionné précédemment ou de dimension 5, si l'on tient compte des trois composantes de MR. A un vecteur Vk(t) associé à une source Ek, 31 à un instant donné t, on va associer une signature Sk(t), qui est fonction du temps et qui caractérise la source. La signature assimilée à une quantité d'énergie est définie comme le produit de la gravité (ou intensité) au carré par la valeur d'occurrence par le facteur de maitrise de risque: Sk(t) = G2x0xmR avec, par exemple, 1 ( , MR=- 1+4-,u 2i=1 ) où pi 4. Les valeurs du paramètre pi sont attribuées par le module LMC selon des critères connus de l'homme du métier. L'attribution de ces valeurs se fait, par exemple, à partir de paramètres fondamentaux introduits par l'utilisateur en amont du système, en fonction de ses besoins, de son domaine d'application et de ses référentiels applicables. Quelques exemples pour les valeurs de pi sont donnés plus loin dans la description. A la place du paramètre gravité, on peut considérer le paramètre intensité de l'information émise par la source.

La signature physique (quantité d'énergie) Ok(t) obtenue pour la source émettrice Ek à l'instant t, est comparée, 32, à plusieurs valeurs seuils afin de déterminer sa nature, parmi une catégorie de signaux. Cette étape est exécutée pour toutes les signatures physiques correspondant aux signaux reçus. Les signaux sont ainsi classifiés, et il est possible de les hiérarchiser et d'interpréter, 33, les signaux faibles émis par les sources émettrices identifiées au sein d'un périmètre d'observation, sur une période donnée. La valeur de la signature trouvée est mémorisée 34. Un exemple détaillé utilisant cinq valeurs de seuil est donné plus loin dans la description.

La signature permet ainsi de décorréler des signaux aléatoires discrets ou bruit de fond et de détecter une incubation potentielle des signaux faibles précurseurs. Les signatures sont détectées et analysées afin de détecter et déceler le plus en amont possible une incubation potentielle des signaux faibles précurseurs. Les signaux faibles émis par une ou plusieurs sources identifiées au sein du périmètre d'observation considéré sont caractérisés et suivis, afin notamment de les associer d'une part, aux signaux préalablement émis et enregistrés sur une période dite de référence et de rechercher d'autre part, une incubation potentielle des signaux faibles précurseurs.

L'incubation sera réalisée par exemple en intégrant sur une période de temps donnée la quantité d'énergie associée aux signatures caractérisées. L'incubation des signaux faibles est un signe annonciateur soit d'une opportunité, soit d'une vulnérabilité, d'une défaillance, voire d'une aggravation d'un fonctionnement dégradé du système, mal ou non-maitrisé.

La détection d'une incubation déclenchera automatiquement le système de contrôle ou d'auto-surveillance 14, qui aura notamment pour mission d'identifier et d'analyser les causes et les conséquences de la situation constatée, à tendance positive ou négative et de superviser la planification et l'exécution des actions stratégiques, correctives et préventives, afin de renforcer la robustesse de l'environnement soit en exploitant l'opportunité dans le cas d'une tendance positive, soit en évitant l'apparition de l'effet domino, dans le cas d'une configuration négative qui pourrait résulter d'une aggravation des risques. La période de référence est aussi un indicateur « lanceur d'alerte », dans le sens où elle a le même effet que l'augmentation des événements ou une dérive/multiplication des signaux pendant une période donnée. Une période de référence To peut être définie par exemple comme l'intervalle de temps pendant laquelle un nombre Ni-ni, (minimal ou considéré comme acceptable) de signaux sont détectés. Tant que le nombre de signaux N est stable et/ou inférieur à Nmin, pendant tout intervalle de temps T supérieur à To, on ne change pas la période de référence. Ceci indique un fonctionnement normal, voire nominal si le nombre N des signaux détectés pendant la période de référence est stable, voire très faible. Dès que l'on détecte un intervalle de temps T1 plus petit que To, pendant lequel on dépasse Nmin, une première pré-alerte est donnée avec la mise en place d'un système de surveillance ciblée sur les sources en cause, et on réactualise la période de référence To en lui affectant la valeur T1 identifiée telle que T1 est inférieur à To. Une incubation est détectée et confirmée dès que la décroissance de la valeur de la période de référence ne se stabilise plus dans le temps : on peut surveiller la vitesse de décroissance de la période référence qui pourrait être un indicateur de l'accélération de l'incubation et de l'aggravation de la situation. La décroissance de la période de référence peut aussi servir d'indicateur d'alerte, dans le sens où elle a le même effet que l'augmentation des évènements ou des signaux pendant une période donnée. Si la période de référence décroit elle-même dans le temps, à une vitesse significative, ceci peut indiquer une situation d'urgence liée à une aggravation potentielle d'un dysfonctionnement, voire une accélération de l'incubation qui peut engendrer une presque-accident, en l'absence d'actions correctives. Selon un premier mode de mise en oeuvre, le procédé selon l'invention va, par exemple, analyser en temps réel tous les signaux émis qui arrivent instantanément au niveau du processeur 11 et qui proviennent d'une même source émettrice Ek. Le processeur 11 va analyser chaque signal détecté Qk(t) émis par la source Ek à un instant t et va lui associer une signature Sk(t). Les valeurs, référence k de la source, instant t et valeur de la signature Sk(t) sont par exemple mémorisées dans la mémoire de stockage des résultats 15 pour permettre un traitement différent, ou un affichage instantané sur un écran de contrôle. La surveillance de l'évolution de la signature dans le temps provenant d'une unique source émettrice permet notamment de détecter une incubation potentielle de signaux faibles précurseurs. Il est possible de surveiller la multiplication des signaux faibles et la dérive dans le temps des signaux blancs qui caractérisent l'apparition d'une incubation dans le temps, selon les étapes décrites précédemment. On définit par exemple une période de référence To, une valeur Nmin pour le nombre de signaux acceptables. On surveille la valeur du nombre N de signaux détectés dans le temps pour la source unique et les valeurs des périodes de temps T. Dès que l'on détecte un intervalle de temps T1 inférieur à To pour lequel la valeur de N est supérieure à la valeur fixée, Nmin, alors le processeur va avertir d'un dysfonctionnement et met à jour la valeur de la période de référence en prenant la nouvelle valeur T1. Il est possible de surveiller l'évolution dans le temps de la valeur de période de référence, et d'émettre un signal d'alerte dans le cas où l'évolution dans le temps de cette valeur de référence To est décroissante et ne se stabilise pas. En cas de problème résultant d'une valeur de signature traduisant une défaillance du fonctionnement du système, i.e. signaux faibles en nombre trop important ou dérive dans le temps de la période de référence, le système de contrôle 14 doté d'une interface homme machine pour la supervision et d'un réseau de communication numérique, permet alors d'intervenir au niveau de la source émettrice du signal. Par exemple, il est possible d'utiliser un système numérique de contrôle commande SNCC ou DCS abrégé anglo-saxon de « distributed control system ». L'avantage de tels systèmes est leur modularité, ce qui permet de les installer et de les modifier facilement.

Une autre façon de procéder consiste à détecter tous les signaux issus de toutes les sources d'un périmètre d'observation donné à un ou plusieurs instants t. Dans cette manière de procéder, le processeur 11 analyse à un premier instant ti, les signaux Qti (k) émis par différentes sources indicées du périmètre. A chaque valeur de signal émis par une source Ek le module intelligent va associer une signature Sti(k). Ces valeurs de signature Sti(k) sont mémorisées, par exemple, par exemple sous la forme d'un tableau pour un ou plusieurs instants t, la référence k de la source Ek, la signature associée. Il est possible de réitérer ces étapes pour plusieurs instants sur une période de temps donné. De même que pour la détection de signaux en provenance d'une source unique, il est possible de traiter le nombre N des signaux faibles détectés en appliquant les étapes décrites précédemment. Ces valeurs peuvent être affichées sur un écran qui permet à un 15 opérateur de détecter, surveiller le dysfonctionnement d'une source émettrice. Ces valeurs peuvent aussi être transmises au module intelligent pour la mise à jour des différentes mémoires. Ces mémoires développent en continu leur expertise, leurs règles, et leurs propres référentiels de prise de décision. 20 Une échelle de gravité des évènements, en termes de maîtrise de risques en milieu industriel par exemple, affectant le périmètre d'observation du système pouvant être utilisée est la suivante : G=4, représente un évènement majeur, G= 3, représente un incident, 25 G=2, une anomalie ou un écart dans le fonctionnement d'un système, G=1, un fait de faible influence sur le fonctionnement du système. Pour définir l'occurrence, on peut utiliser l'échelle suivante : 0=4, correspond à une fréquence d'apparition très élevée, qui est déjà arrivé de très nombreuses fois, 30 0=3, à une fréquence d'apparition élevée, qui est déjà arrivé plusieurs fois, 0=2, à une faible fréquence d'apparition, qui est arrivé une ou deux fois, 0=1, à une fréquence d'apparition quasi-nulle, n'est jamais arrivé. Pour la matrice de cotation de la maitrise du risque, il est possible d'utiliser trois critères jugés significatifs en termes de maîtrise de risque : Critère de moyens pi=4, les moyens sont adaptés et disponibles, Pi=3, les moyens sont adaptés aux besoins mais pas toujours disponibles, Pi=2, les moyens existent mais ne sont pas adaptés aux besoins opérationnels, pi=1, les moyens nécessaires aux besoins opérationnels n'existent pas.

Critère de compétence p2,4, les compétences sont attribuées, disponibles et renforcées en cas de besoin, p2,3, les compétences peuvent être disponibles, p2=2, la disponibilité des compétences est limitée et peut faire défaut en cas de besoin, P2=1, les compétences nécessaires aux besoins opérationnels n'existent pas. Critère de méthodes p3=4, l'efficacité de la méthode est mesurée et son application par tous permet son amélioration, p3,3, la méthode a fait preuve d'efficacité et est partagée par tous, p3=2, la méthode des uns est reconnue par les autres, et suivie, p3,1, il n'y a pas de méthode performante reconnue et suivie de tous. Pour chaque critère jugé significatif en termes de maîtrise de risque, une échelle de 1 à 4 est établie par l'utilisateur final, selon des référentiels applicables et une efficacité recherchée. Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on définit plusieurs catégories de signaux, signaux faibles, signaux forts, signaux blancs, par exemple, en utilisant des valeurs de seuils définies par l'utilisateur. Dans l'exemple qui suit on définit cinq classes de signaux donnés à titre d'exemple illustratif et non limitatif de l'invention, les signaux critiques, les signaux forts, les signaux faibles précurseurs, les signaux faibles, les signaux blancs. Les signaux dits « signaux blancs » sont caractérisés, dans cet exemple, par une signature S qui est inférieure au seuil S0=6, S<6. Ils sont associés à la variabilité de la performance normale du système et constituent le bruit de fond associé au périmètre d'observation. L'augmentation et la dérive dans le temps de ces signaux blancs constituent des indicateurs complémentaires d'une dégradation potentielle de la situation. Les signaux dits « signaux faibles » sont caractérisés, dans cet exemple, par une signature comprise entre S0=6 et S1 inférieure à 8, avec 6S<8. L'analyse collective de ces signaux faibles permet de mettre en évidence des situations défaillantes dans le fonctionnement d'un système, qui ne seraient pas identifiées si l'on considérait un signal faible seul. Les signaux dits « signaux faibles précurseurs » sont caractérisés, dans cet exemple, par une signature comprise entre S1=8 et S2 inférieure à 12, avec 8S<12. La multiplication de ces signaux caractérise l'apparition d'une incubation de signaux faibles précurseurs, annonciatrice d'une dégradation dans le fonctionnement du système, voire d'une aggravation d'une situation dégradée, non détectée au préalable.

Les signaux dits « signaux forts » sont caractérisés, dans cet exemple, par une signature comprise entre S2=12 et S3 inférieure à 16, avec 12S<16. Une telle signature peut être précédée par l'apparition d'une incubation de signaux faibles précurseurs. Les signaux dits « signaux critiques » sont caractérisés, dans cet exemple, par une signature supérieure ou égale à S3, S16. La figure 3 représente dans un diagramme temps-signature, un exemple de dérive dans le temps des signaux faibles émis par une source. Les sources émettrices de signaux à surveiller sur une période de référence et pour un périmètre d'observation donné sont par exemple des 30 capteurs de détection tels qu'un géophone, des extensomètres de surface et un filet de détection des éboulis dans une zone où des risques d'éboulis existent. Le système de supervision des capteurs fournit les données issues des remontées d'alarmes nécessaires pour attribuer à chaque capteur ou source émettrice d'un signal, les valeurs correspondant à la gravité, à l'occurrence et à la maitrise de risque.

Le procédé et le système selon l'invention pourront aussi être utilisés sur un site industriel à haut risque, tel qu'une centrale électrique/nucléaire, une usine chimique, sous surveillance par rapport à des intrusions éventuelles (par exemple, une surveillance verticale, diagonale et horizontale), disposant de plusieurs milliers de capteurs jouant le rôle des sources émettrices de signaux, ayant des formes et des natures différentes, par exemple, n détecteurs d'intrusion, m radars, x capteurs de vision, y scrutateurs laser, z rideaux de détection, p capteurs ultrasons, q barrières optoélectroniques. La signature obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention associée à un signal détecté sera la variable unique qui sera suivie dans le temps. Sur la figure 3, on a schématisé sur un premier diagramme I temps signature, la remontée 41 en temps réel des alarmes des n détecteurs d'intrusion, sur un diagramme II, temps-signature, la remontée 42 en temps réel des p capteurs à ultrasons, et sur un troisième diagramme III, la remontée 43 en temps réel des alarmes de dispositifs différents associés à un périmètre en particulier, par exemple une zone protégée, où l'axe des abscisses correspond à l'incubation des signaux faibles précurseurs associés à un périmètre et l'axe des ordonnées à la classification des signatures. L'exploitation et l'interprétation des signaux s'appuient, par exemple, sur la surveillance en continu, par des systèmes autonomes intelligents des sources émettrices identifiées ou non, en utilisant des algorithmes de pistage de sources par exemple, afin de détecter le plus en amont possible, une éventuelle multiplication des signaux faibles et la dérive des signaux blancs caractérisant l'apparition d'une incubation de signaux faibles précurseurs.

Les systèmes intelligents plus connus sous l'expression « learning memory core » sont constitués par exemple de mémoires intelligentes autonomes élémentaires dotées d'une architecture mixte basée sur les systèmes multi-agents tels que le filtrage intelligent de détection d'objets d'intérêt, et sur des mécanismes hybrides d'apprentissage à partir du retour d'expérience associé au périmètre d'observation considéré. Ces mécanismes, connus de l'Homme du métier, reposent par exemple sur les réseaux bayésiens dynamiques continus et les réseaux de neurone formels, et sur une modélisation hybride multi échelles avec chaînages mixtes avant- arrière, combinée à une approche « Bas-Haut » ou «Bottom-Top », testée ensuite par une approche haut-bas ou « Top-down » En répétant ce processus, le modèle sera progressivement affiné pour faire converger ces deux approches vers un modèle unique. Les paramètres nécessaires au calcul de la signature, à un instant t donné, résultent de l'extraction, l'exploration, l'enregistrement et l'analyse multidimensionnelle des données collectées, et de leurs incertitudes associées, à partir des systèmes d'informations et des systèmes de gestion du risque et de la qualité, associés au périmètre d'observation considéré et à son environnement immédiat ou élargi par évaluation de situations dynamiques multi-cibles par fusion de données spatio-temporelles. La fusion de données spatio-temporelles selon de méthodes connues définit le traitement dans un premier temps des données associées à un seul périmètre en figeant la variable « espace » et en faisant évoluer la variable « temps ». Dans un deuxième temps, on fige la variable « temps » et on fait évoluer la variable « espace » en analysant plusieurs paramètres utilisés pour le calcul de la signature. Le procédé et le système selon l'invention peuvent être utilisés dans le domaine de la pharmacovigilance qui permet de surveiller les médicaments et la prévention du risque d'effet indésirable résultant de leur utilisation, que ce soit potentiel ou avéré.

Une source principale est par exemple un médicament, un produit, une classe de médicaments suivis. Une source similaire peut être un médicament, un produit ou une classe de médicaments qui présente des caractéristiques similaires avec la source-cible principale et permet d'apporter de la connaissance significative, en termes de retour d'expérience et d'analyse comparative. Une source secondaire peut être un évènement notifié et répertorié dans une ou plusieurs bases de données. Le périmètre d'observation peut être une ou plusieurs chaînes de soins associées à la source. Le signal émis par une source à un instant t, peut se présenter sous la forme d'un ensemble de données traduisant un effet indésirable relevé ou l'effet secondaire avéré, dont l'intensité, à l'instant t, pour un individu donné et pour la chaine de soins associée détermine la gravité G pour le calcul et l'analyse spatio-temporelle de la signature de la source considérée.

Les signaux faibles émis par l'ensemble des sources se présentent sous la forme d'une base de données comprenant pour une source donnée, un signal dont on connait la nature du fait de la classification de la signature, signal faible, signal blanc, etc. La signature d'une source, à un instant t donné, sera calculée à partir de l'évaluation sur une période de référence, du niveau de l'intensité, d'occurrence associée au nombre de chaines de soins recensées, et les niveaux de vulnérabilité d'un périmètre d'observation, une ou plusieurs chaines de soins, associé à un médicament. Le module intelligent s'appuiera comme il a été décrit précédemment sur les mémoires élémentaires, et sur le traitement périodique, l'apprentissage et la mise à jour automatique des données de référence en tenant compte de l'ensemble de critères prédéfinis. Le calcul des signatures, la détermination des signaux faibles conduira à une manipulation de données, au sein de fichiers, bases de données faisant partie du système de surveillance. Dans cet exemple d'application, il est aussi possible d'utiliser des écrans de surveillance permettant l'affichage pendant une période donnée, des signatures, et de l'incubation de signaux précurseurs associés aux différentes chaînes de soins, ou à des évènements indésirables associés à un médicament. Le procédé va pouvoir ainsi détecter le plus en amont possible une éventuelle multiplication des signaux faibles et la dérive des signaux blancs caractérisant l'apparition d'une incubation de signaux faibles précurseurs d'un dysfonctionnement du système surveillé. Le procédé selon l'invention permet une analyse et une interprétation d'informations souvent qualitatives, d'une durée de vie limitée et obsolète afin de déterminer des évènements qui peuvent conduire à des dysfonctionnements importants de système, voire des accidents. Ceci va permettre d'identifier, d'évaluer, de corriger des risques techniques inhérents aux signaux faibles. Le système d'auto-surveillance et d'alerte précoce permettra, dès la détection d'une incubation, de délimiter le périmètre mis en cause ; de remonter la chaîne de traitement de l'information pour pointer les causes et les conséquences des défaillances et vulnérabilités ou opportunités identifiées ; de qualifier et simuler des scénarios dynamiques selon une approche « effet domino » ; de déclencher et évaluer les actions correctives mises en oeuvre ; d'auto évaluer, en termes de performance, d'efficacité et d'efficience, l'ensemble de l'environnement d'observation considéré et de planifier et mettre en oeuvre des actions préventives dans le cadre d'un processus d'amélioration continue.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1 - Procédé pour capter et caractériser des signaux faibles émis par une ou plusieurs sources Ek à surveiller au sein d'un système, le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : - détecter le signal émis CI par une ou plusieurs sources émettrices Ek à surveiller, à au moins un instant donné t, - déterminer pour chaque signal émis et détecté Qk(t), un vecteur ayant comme composantes une valeur d'intensité G d'un évènement ayant impacté la ou les sources, une valeur d'occurrence 0 dudit évènement et une valeur de facteur de maitrise de risque Mr liés à l'état du système, en tenant compte d'un module (20) contenant la mémoire du fonctionnement du système, - élaborer une signature Sk(t) traduisant une valeur d'énergie correspondant au signal détecté Qk(t) en exprimant la signature comme le produit : - Sk(t) = G2>< OxtuR - comparer la valeur de la signature Sk(t) déterminée à une ou plusieurs valeurs seuils, afin de caractériser le signal Qk(t) parmi un ensemble de catégorie de signaux comprenant au moins la catégorie des signaux faibles, des signaux faibles précurseurs, - si la valeur de la signature Sk(t) correspond à un signal faible précurseur, mémoriser le signal et émettre un signal d'alerte représentatif d'un dysfonctionnement afin d'avertir du dysfonctionnement et/ou de corriger le dysfonctionnement du système.
2. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'incubation de signaux faibles est détectée de la manière suivante :- on définit une période de référence To comme l'intervalle de temps pendant lequel un nombre Nmin de signaux sont détectés, nombre acceptable par le système, - tant que le nombre de signaux faibles N détectés est stable et/ou inférieur à Nmin, pendant tout intervalle de temps T supérieur à To, la période de référence est inchangée, - dès que l'on détecte un intervalle de temps T1 plus petit que To, pendant lequel N est supérieur à Nmin, une première pré-alerte est donnée, et on réactualise la période de référence To en lui affectant la valeur T1 identifiée telle que T1 est inférieur à To.
3. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on surveille la variation dans le temps de la période de référence To , si cette valeur est instable, alors on émet un signal d'alerte.
4. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on utilise pour caractériser un signal les valeurs seuils suivantes - pour une signature comprise entre S0=6 et Si inférieure à 8, avec 6S<8, les signaux sont classifiés dans la catégorie des « signaux faibles », - pour une signature comprise entre Si=8 et S2 inférieure à 12, avec 8S<12, les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux faibles précurseurs ».
5. 5 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'on détecte les signaux Ok(t) pour une seule source Ek à plusieurs instants sur une période de temps donné afin de capter et caractériser les signaux faibles émis de la source, on surveille la valeur N des signaux détectés et/ou la variation de la période de référence.30
6. 6 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'on détecte les signaux pour plusieurs sources Ek sur une période de temps donné, on détermine les valeurs de signature correspondantes afin de déterminer les signaux faibles issus des différentes sources-cibles, on surveille la valeur N des signaux détectés et/ou la variation de la période de référence.
7. 7 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que pour déterminer la signature on utilise pour le facteur de maîtrise de risque la valeur : MR=- 1+1 2i=1 ) Où 1 pi 4
8. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'on réinjecte les valeurs de signature déterminées associées à une ou plusieurs sources dans le module intelligent (20).
9. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 et 4 à 6 caractérisé en ce que l'on utilise cinq catégories de signaux, les signaux critiques, les signaux forts, les signaux faibles précurseurs, les signaux faibles, les signaux blancs.
10. 10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que pour caractériser les signatures on utilise les valeurs de seuil suivantes : - pour une signature comprise entre S0=6 et Si inférieure à 8, avec 6S<8, les signaux sont classifiés dans la catégorie des « signaux faibles », - pour une signature comprise entre S1=8 et S2 inférieure à 12, avec 8S<12, les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux faibles précurseurs »,- pour une signature inférieure au seuil S0=6, S<6 les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux blancs », - pour une signature comprise entre S2=12 et S3 inférieure à 16, avec 12S<16 les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux forts », - pour une signature supérieure ou égale à S3, S16 les signaux sont classifiés dans la catégorie « signaux critiques ».
11. 11 - Système pour capter et caractériser des signaux faibles provenant d'une ou plusieurs sources émettrices situées dans une zone d'observation donnée caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : - au moins un capteur de détection (10) des signaux émis de la ou des sources émettrices, - un module intelligent (20) contenant des informations relatives au fonctionnement des sources, - un processeur (11) adapté à exécuter les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, à déterminer à partir des signaux détectés et à partir des paramètres du module intelligent une valeur de signature associée à un signal, et à classifier la valeur de signature en utilisant des valeurs seuils afin de discriminer au moins les signaux faibles des autres signaux, - un dispositif de contrôle (14) et prise de décision et de remontée d'alarme.