WO2018078245A1 - Procédé et système de surveillance de la santé d'hélicoptères - Google Patents

Procédé et système de surveillance de la santé d'hélicoptères Download PDF

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WO2018078245A1
WO2018078245A1 PCT/FR2017/052864 FR2017052864W WO2018078245A1 WO 2018078245 A1 WO2018078245 A1 WO 2018078245A1 FR 2017052864 W FR2017052864 W FR 2017052864W WO 2018078245 A1 WO2018078245 A1 WO 2018078245A1
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WO
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flight
helicopter
mission
data
severity
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PCT/FR2017/052864
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English (en)
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Sébastien Philippe RAZAKARIVONY
François GOUDET
Original Assignee
Safran
Safran Helicopter Engines
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Publication date
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    • B64D2045/0085—Devices for aircraft health monitoring, e.g. monitoring flutter or vibration

Definitions

  • the invention relates to a method and system for monitoring the health of helicopters.
  • the invention relates to a helicopter surveillance comprising a method and a system for determining the severity of flight missions to build types of flight missions and to associate a severity with each of these types of missions. flight.
  • helicopters are designed and used for different types of missions.
  • Each type of mission has a different influence on the condition of the helicopter and its components.
  • the types of mission are currently determined during the design of each helicopter, based on theoretical profiles determined by the manufacturer by consulting customers. For example, the types of missions are grouped into large families such as medical emergency services, utility, tourism, VIP, maritime, police, etc.
  • these types of missions are chosen according to the client's field of activity, which is not necessarily identical to the real uses.
  • a helicopter engaged in tourism may have a different use depending on the rate used (at the time or destination).
  • the aim of the invention is to overcome at least some of the disadvantages of the processes and systems for determining the severity of known helicopter flight missions.
  • the invention aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a method and a system for automating the identification of the types of missions actually performed.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment, a method and a system for automating the association of a severity with each type of mission identified.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment, a method and a system for improving the design, maintenance and supply of helicopter replacement parts or any system or sub-system. -system constituting it.
  • the invention relates to a method for monitoring the health of helicopters comprising determining the severity of a plurality of flight missions of a plurality of helicopters, said determination comprising:
  • a step of acquiring and storing flight data of the helicopter flight missions said flight data comprising for each flight of a helicopter the physical data recorded by at least one sensor of the helicopter,
  • a step of acquiring and storing maintenance data of the plurality of helicopters said maintenance data comprising at least information relating to component failures of each helicopter and components changed in each helicopter as a result of the flight missions,
  • a mission type construction step comprising:
  • a step of interpretation of the severity of the types of mission including:
  • each severity model defining an aging estimate of helicopter components according to the types of mission
  • a method according to the invention thus makes it possible to determine types of mission according to flight missions already carried out by several helicopters and thus to determine the types of missions according to real uses rather than supposed uses.
  • helicopter means in the application as a whole a helicopter or any system or subsystem constituting it (including the engine or engines of the helicopter).
  • the association of mission types with a severity makes it possible, for example, to improve the design of the helicopters, in particular by adjusting or designing the engines according to the use that will be made by the customer, to improve the maintenance by making it possible to know in advance the estimated lifetimes of components and suggest controls or replacement to the customer at an appropriate time, and improve the management of the supply of replacement parts for helicopter components.
  • the estimate of the severity makes it possible to estimate the aging of the components of the helicopter (in particular of the helicopter engine), and thus to be able to program maintenance operations (wear control, part replacement, etc.).
  • the physical flight data are for example data of temperature, pressure, angles, etc.
  • Each physical datum includes a number of values recorded by associated sensors.
  • the severity models can be, for example, statistical models of future failures, modeling of the evolution of business indicators (like performance margins), or even ad hoc indicators learned from the data collected.
  • descriptors makes it possible to gather these values to form for each physical datum a single descriptor representative of the distribution of these values for each physical datum.
  • descriptors all having the same dimension makes it possible to process together physical data having different ranges and numbers of values.
  • the information relating to component / replacement failures is for example data comprising an identifier of the part (serial number or registration number for example) or the function of the part (compressor, dynamic seal, disk and turbine blade, combustion chamber, bearing, injector, etc.) and the date of failure or the date of replacement of this part.
  • the mission type construction step comprises a sub-step of selecting physical data from the flight data, prior to the descriptor construction sub-step, by deleting the recorded physical data relating to to the health of the engine of the helicopter and conservation of the physical data relating to the use of the engine.
  • this selection of data makes it possible to retain only the data relating to the use of the engine, which corresponds to all the mechanical demands made by the pilot of a helicopter through the control organs, which are representative of the actual use of helicopters, and to suppress engine health data, which are evaluated through the dynamic behavior of the parameters over time and / or balances between parameters that may be normal (ie corresponding to an expected value, therefore representative of 'good health'), or abnormal (moving away from normal values, thus representative of poor health).
  • This deletion consists of removing variables, but also deleting some record parts of other variables.
  • the mission type construction step comprises a sub-step of reducing the dimension of the descriptors prior to the assignment sub-step of the mission types, by a multivariate data analysis of the descriptors. .
  • the dimensions of the descriptors are too large for processing in a reasonable time, the dimensions are reduced by a size reduction method.
  • the sub-step of reducing the dimension of the descriptors is carried out by a method chosen from one of the following methods:
  • Multidimensional Scaling (or Multi Dimensional Scaling)
  • Linear Local Embedding method also called Locally Linear Embedding.
  • the mission type construction step comprises a substep of descriptor normalization prior to the partitioning substep of the descriptors.
  • the standardization of the descriptors makes it possible to prepare the partitioning by using a standard (or distance) for the partitioning more adapted to the structure of the descriptors (vectors representing density values).
  • the descriptor normalization sub-step performs a standardization chosen according to one of the following standardization methods:
  • these standards are more suitable than a Euclidean distance for the descriptors of the invention. According to other variants of the invention, other methods having similar advantages are used.
  • the partitioning sub-step performs a partitioning chosen according to one of the following partitioning methods:
  • these different methods of automatic partitioning make it possible to obtain coherent subsets to form the types of missions.
  • the types of missions obtained are more representative than the types of missions based on the economic activity defined in the prior art.
  • the method of average offsets is better known as the Mean shift method in English.
  • the sub-step of constructing relative descriptors comprises the creation for each type of physical data of a histogram comprising a predetermined number n of classes, the descriptor forming a vector of dimension n whose each component is equal to to the number of data in a class of the histogram, on a range of data previously selected in the sub-step of selecting physical data.
  • histograms allows a simple way of reducing the physical flight data having different order of magnitude values (order of magnitude 100 for temperature, 10000 for pressure, etc.). ) or different property (cyclic for angles) in vectors of identical dimensions forming the descriptors.
  • Each histogram class corresponds to a range of values (for example temperature between 80 ° C and 90 ° C, pressure between 100hPa and HOhPa, angle between 0 ° and 30 ° ⁇ 360 °, etc.).
  • Another descriptor can also be the concatenation of the time spent under certain particular physical conditions (for example the time before take-off), or the particular maneuvers counters.
  • the invention also relates to a maintenance method, characterized in that it comprises a step of determination of severity according to a severity determination method according to the invention, and a step of determining the type of mission carried out by the helicopter to from the helicopter flight data and the mission type model, and a maintenance operations programming step according to the severity model associated with said determined mission type, and a maintenance step according to said scheduling of operations. maintenance operations.
  • a maintenance programming method allows the programming of a maintenance adapted to the severity of the types of mission performed by the helicopter, and thus to prepare maintenance operations such as wear control operations. a component or operation to replace a component. Advance scheduling of these maintenance operations also allows preparation of the component supply chain.
  • the invention also relates to a helicopter health monitoring system comprising a device for determining the severity of a plurality of flight missions of a plurality of helicopters, characterized in that said device a flight database of the helicopter flight missions, said flight data comprising for each flight of a helicopter the physical data recorded by at least one sensor of the helicopter,
  • said maintenance data including at least information relating to component failures of each helicopter and components changed in each helicopter as a result of the flight missions
  • a mission type construction module comprising:
  • a module for interpreting the severity of mission types including:
  • each severity model defining an aging estimate of the helicopter components according to the types of mission, means of association of a severity model for each mission type determined by the building module of the types of mission.
  • module denotes a software element, a subset of a software program that can be compiled separately, either for independent use, or to be assembled with other modules of a program, or a hardware element, or a combination of a hardware element and a software subprogram.
  • a hardware element may include an application-specific integrated circuit (ASIC) or a programmable logic circuit (FPGA) for the English name Field- Programmable Gâte Array) or a specialized microprocessor circuit (better known by the acronym DSP for the English name Digital Signal Processor) or any equivalent hardware.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA programmable logic circuit
  • DSP Digital Signal Processor
  • the severity determination system is adapted to implement the severity determination method according to the invention.
  • the severity determination method is adapted to be implemented by the severity determination system according to the invention.
  • the invention also relates to a method and a severity determination system and a maintenance programming method characterized in combination by all or some of the features mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic view of a mission type construction step of a severity determination method according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a step of interpreting the severity of the mission types of a severity determination method according to one embodiment of the invention
  • Figure 3 is a schematic view of a severity determination system according to one embodiment of the invention.
  • FIG 1 schematically shows a mission type construction step 10 of a method according to an embodiment of the invention.
  • the mission type construction step 10 includes a substep 12 of selecting physical data from physical flight data 100 by deleting the recorded physical health data of the helicopter and storing the physical data relating to the aircraft. use of the helicopter. This sub-step sorts through the data so that only data physically related to the use of the helicopter is retained, so that the types of missions built are independent of the health of the helicopters and depend solely on their use. .
  • the data related to the use of the engine may be the engine torque during flight phases, which is related to the demands of the pilot of the helicopter, to change altitude, direction, etc.
  • the number of take-offs per flight or hour of flight is used. The data of the engine torque and the number of takeoff are therefore relative to the use of the engine.
  • the data relating to engine health are for example the engine / torque ratio, because to reach the same torque desired by the use, an engine will not have the same temperature according to its health (plus the engine is in poor health, the more this temperature increases).
  • the engine start time is an example of helicopter health data. If he starts more or less quickly, it can be an indicator that a component works abnormally. This helicopter health data is suppressed in this selection sub-step 12, but will be used in the severity interpretation step, which requires engine health data.
  • the mission type construction step 10 then comprises a substep
  • Relative descriptors construction in which the physical flight data are each reduced to a predetermined dimension vector forming a descriptor, all descriptors having the same dimension.
  • This descriptor construction makes it possible to reduce the dimension of each physical datum (temperature, pressure, angles, etc.) to the same dimension.
  • One method for carrying out this construction is for example the histogram formation for each physical datum, the values of the physical data being distributed in each class of the histogram so as to be able to create a vector having as many components as there are classes of the histogram, each component being representative of the number of values in a class of the histogram.
  • the descriptors thus represent a density of the values of the physical data.
  • the mission type construction step 10 includes an optional substep 16 of descriptor size reduction prior to the mission type assignment sub-step.
  • This sub-step is carried out in particular by a multivariate analysis of the descriptors, but any other dimension reduction algorithm can be used using a metric corresponding to the specificity of the descriptors, namely vectors representing characteristic densities.
  • the mission type construction step 10 then comprises a sub-step 18 for partitioning the descriptors, adapted to partition the descriptors into subsets forming the types of missions.
  • the partitioning methods used are for example the K-means (or K-means in English), DBSCAN method, or the Mean Shift method.
  • the standards used can be: the norm (or distance) L1, of formula:
  • the mission type construction step 10 finally comprises a sub-step 20 of assigning a mission type 22 to each flight by association of the descriptor of said flight and the subset in which this descriptor is located, and of creation of a mission type model 24 associating each type of mission with physical flight data.
  • the method according to the invention comprises, following the mission type construction step 10, a step of interpretation of the severity of the mission types.
  • FIG. 2 represents such a step of interpreting the severity of the mission types of a method according to one embodiment of the invention.
  • the step 30 of interpretation of the severity of the mission types comprises a sub-step 32 of estimation of the severity models, from the flight data 100 and the maintenance data 102, each severity model defining an estimate of aging of helicopter components according to mission types.
  • This sub-step can also use data 104 of business rules, such as statistics of cycles counting on a rotational speed of the engine for example.
  • a business rule is a rule from the user experience. In this example, a business rule may be to look at the statistics of the regimes reached during the flight and to turn it into a meter. The meter being connected to the notion of severity, for example, a piece is considered worn if it exceeds a counter value of 1000 for example.
  • the step 30 of interpretation of the severity of the types of mission then comprises a sub-step 34 of association of a severity model with each type of mission determined in the step of construction of the types of mission.
  • the step returns types 36 of severities and model 38 of severity.
  • FIG. 3 schematically represents a system for determining the severity of a plurality of flight missions of a plurality of helicopters adapted to implement the severity determination method described above.
  • the system includes a base 100 of flight data and a base
  • Flight data of the flight data base 100 is used by a mission type construction module 110, comprising means for implementing the substeps of the mission type construction step described above with reference. with Figure 1, to provide a set of mission types 22 and a mission template 24.
  • the same flight data of the flight data base 100 and the maintenance data of the maintenance data base 102 are used by a module 130 for interpreting the severity of the mission types, comprising means of implementation. sub-steps of the step of interpreting the severity of mission types described above with reference to FIG. 2, so as to provide a set of types 36 of severity and a model 38 of severity.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères comprenant la détermination de la sévérité d'une pluralité de mission de vol d'une pluralité d'hélicoptères, comprenant une étape d'acquisition et de stockage de données de vol des missions de vol d'hélicoptères, une étape d'acquisition et de stockage de données de maintenance de la pluralité d'hélicoptères. Le procédé est caractérisé en ce que ladite détermination comprend une étape de construction de type de mission, comprenant une sous-étape de construction de descripteurs, une sous-étape de partitionnement des descripteurs et une sous-étape d'affectation d'un type de mission à chaque vol par association du descripteur dudit vol et d'un sous-ensemble dans lequel se trouve ce descripteur, et une étape d'interprétation de la sévérité des types de mission, comprenant une sous-étape d'estimation des modèles de sévérité, et une sous-étape d'association d'un modèle de sévérité à chaque type de mission déterminé dans l'étape de construction des types de mission.

Description

PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE SURVEILLANCE DE LA SANTÉ D'HÉLICOPTÈRES
1. Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un procédé et un système de surveillance de la santé d'hélicoptères. En particulier, l'invention concerne une surveillance d'hélicoptères comprenant un procédé et un système de détermination de la sévérité de missions de vols permettant de construire des types de missions de vols et d'associer une sévérité à chacun de ces types de mission de vol.
2. Arrière-plan technologique
Durant chaque vol effectué, la plupart des hélicoptères enregistrent un ensemble de données physiques internes ou externes grâce aux différents capteurs embarqués dans l'hélicoptère. Ces données enregistrées permettent, une fois au sol, d'effectuer des analyses complémentaires.
En outre, les hélicoptères sont conçus et utilisés pour différents types de missions. Chaque type de mission a une influence différente sur l'état de l'hélicoptère et de ses composants. Les types de mission sont actuellement déterminés lors de la conception de chaque hélicoptère, sur la base de profils théoriques déterminés par le constructeur par consultation des clients. Par exemple, les types de missions sont réunis en grande famille comme service d'urgence médicale, utilitaire, tourisme, VIP, maritime, police, etc.
Ce découpage de type de mission entraine plusieurs inconvénients.
Notamment, ces types de missions sont choisis en fonction du domaine d'activité du client, qui n'est pas forcément identiques aux usages réels. Par exemple, un hélicoptère effectuant du tourisme peut avoir un usage différent en fonction de la tarification utilisée (à l'heure ou à la destination).
De plus, un nombre limité de type de missions (tel que les six cités), n'est pas suffisant pour représenter la diversité des utilisations.
Les inventeurs ont donc cherché une solution à ces inconvénients.
3. Objectifs de l'invention
L'invention vise à pallier au moins certains des inconvénients des procédés et systèmes de détermination de sévérités de missions de vols d'hélicoptères connus.
En particulier, l'invention vise à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un procédé et un système permettant d'automatiser l'identification des types de missions réellement effectuées.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un procédé et un système permettant d'automatiser l'association d'une sévérité à chaque type de mission identifié.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un procédé et un système permettant l'amélioration de la conception, de la maintenance et de l'approvisionnement de pièces de remplacement d'hélicoptères ou de tout système ou sous-système le constituant.
4. Exposé de l'invention
Pour ce faire, l'invention concerne procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères comprenant la détermination de la sévérité d'une pluralité de mission de vol d'une pluralité d'hélicoptères, ladite détermination comprenant :
une étape d'acquisition et de stockage de données de vol des missions de vol d'hélicoptères, lesdites données de vol comprenant pour chaque vol d'un hélicoptère les données physiques enregistrées par au moins un capteur de l'hélicoptère,
une étape d'acquisition et de stockage de données de maintenance de la pluralité d'hélicoptères, lesdites données de maintenance comprenant au moins des informations relatives aux pannes de composants de chaque hélicoptère et des composants changés dans chaque hélicoptère en conséquence des missions de vol,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend :
une étape de construction de type de mission, comprenant :
une sous-étape de construction de descripteurs relatifs, dans lesquels les données physiques de vol sont chacune réduites à un vecteur de dimension prédéterminé formant un descripteur, tous les descripteurs ayant la même dimension,
une sous-étape de partitionnement des descripteurs, adapté pour partitionner les descripteurs en sous-ensembles formant les types de missions,
une sous-étape d'affectation d'un type de mission à chaque vol par association du descripteur dudit vol et du sous-ensemble dans lequel se trouve ce descripteur, et de création d'un modèle de types de mission associant à chaque type de mission des données physiques de vol,
une étape d'interprétation de la sévérité des types de mission, comprenant :
une sous-étape d'estimation des modèles de sévérité, à partir des données de vol et des données de maintenance, chaque modèle de sévérité définissant une estimation de vieillissement de composants des hélicoptères en fonction des types de mission,
une sous-étape d'association d'un modèle de sévérité à chaque type de mission déterminé dans l'étape de construction des types de mission.
Un procédé selon l'invention permet donc de déterminer des types de mission en fonction de missions de vol déjà effectués par plusieurs hélicoptères et ainsi de déterminer les types de missions en fonction d'usages réels plutôt que d'usages supposés.
Le terme « hélicoptère » désigne dans l'ensemble de la demande un hélicoptère en soi ou tout système ou sous-système le constituant (notamment le ou les moteurs de l'hélicoptère).
L'association des types de missions à une sévérité permet par exemple d'améliorer la conception des hélicoptères notamment par réglage ou conception des moteurs en fonction de l'usage qui va être fait par le client, d'améliorer la maintenance en permettant de connaître à l'avance les durées de vies estimées des composants et de suggérer des contrôles ou des remplacement au client à un moment approprié, et d'améliorer la gestion de l'approvisionnement en pièces de remplacement pour les composants des hélicoptères. En particulier, l'estimation de la sévérité permet d'estimer le vieillissement des composants de l'hélicoptère (notamment du moteur de l'hélicoptère), et ainsi de pouvoir programmer des opérations de maintenance (contrôle d'usure, remplacement de pièce, etc.).
Les données physiques de vol sont par exemple des données de température, de pression, des angles, etc. Chaque donnée physique comprend un nombre de valeurs relevées par des capteurs associés.
Les modèles de sévérité peuvent être par exemple des modèles statistiques des pannes à venir, des modélisations de l'évolution des indicateurs métiers (du type marges de performance), ou encore des indicateurs ad hoc appris à partir des données récoltées.
La construction des descripteurs permet de rassembler ces valeurs pour former pour chaque donnée physique un seul descripteur représentatif de la répartition de ces valeurs pour chaque donnée physique. L'utilisation de descripteurs ayant tous la même dimension permet de traiter ensemble des données physiques ayant des étendus et des nombres de valeurs différents.
Les informations relatives aux pannes des composants/remplacement sont par exemple des données comprenant un identifiant de la pièce (numéro de série ou d'enregistrement par exemple) ou de la fonction de la pièce (compresseur, étanchéité dynamique, disque et pale de turbine, chambre de combustion, roulement, injecteur, etc.) et la date de panne ou la date de remplacement de cette pièce.
Avantageusement et selon l'invention, l'étape de construction des types de mission comprend une sous-étape de sélection de données physiques parmi les données de vol, préalable à la sous-étape de construction des descripteurs, par suppression des données physiques enregistrées relative à la santé du moteur de l'hélicoptère et conservation des données physiques relatives à l'usage du moteur.
Selon cet aspect de l'invention, cette sélection de données permet de conserver uniquement les données relatives à l'usage du moteur, qui correspond à l'ensemble des sollicitations machines faites par le pilote d'un hélicoptère au travers des organes de pilotage, qui sont représentatives de l'usage réel des hélicoptères, et de supprimer les données relatives à la santé du moteur, qui sont évaluées au travers du comportement dynamique des paramètres au cours du temps et/ou des équilibres entre paramètres qui peuvent être normaux (c'est-à-dire correspondant à une valeur attendue, donc représentatifs d'une bonne santé), ou anormaux (s'éloignant des valeurs normales, donc représentatifs d'une mauvaise santé). Cette suppression consiste à retirer des variables, mais aussi à supprimer certaines parties d'enregistrement d'autres variables.
Avantageusement et selon l'invention, l'étape de construction de type de mission comprend une sous-étape de réduction de la dimension des descripteurs préalable à la sous-étape d'affectation des types de mission, par une analyse de données multivariée des descripteurs.
Selon cet aspect de l'invention, si les dimensions des descripteurs sont trop importantes pour un traitement dans un temps raisonnable, les dimensions sont réduites par une méthode de réduction de dimension.
Avantageusement et selon l'invention, la sous-étape de réduction de la dimension des descripteurs est effectuée par une méthode choisie parmi l'une des méthodes suivantes :
analyse en composantes principales,
méthode Autoencodeurs,
- méthode ISOMAP,
méthode T-SNE,
positionnement multidimensionnel (ou Multi Dimensional Scaling en anglais),
méthode Linear Local Embedding (aussi appelée Locally Linear Embedding).
Selon d'autres variantes de l'invention, d'autres méthodes de réduction des descripteurs sont utilisées.
Avantageusement et selon l'invention, l'étape de construction de type de mission comprend une sous-étape de normalisation des descripteurs préalable à la sous- étape de partitionnement des descripteurs. Selon cet aspect de l'invention, la normalisation des descripteurs permet de préparer le partitionnement en utilisant une norme (ou distance) pour le partitionnement plus adaptée à la structure des descripteurs (vecteurs représentant des densités de valeurs).
Avantageusement et selon l'invention, la sous-étape de normalisation des descripteurs effectue une normalisation choisie selon l'une des méthodes de normalisation suivantes :
norme Ll
norme de Wasserstein,
- norme chi-carré,
norme de Bhattacharyya.
Selon cet aspect de l'invention, ces normes sont plus adaptées qu'une distance euclidienne pour les descripteurs de l'invention. Selon d'autres variantes de l'invention, d'autres méthodes présentant des avantages similaires sont utilisées.
Avantageusement et selon l'invention, la sous-étape de partitionnement effectue un partitionnement choisi selon l'une des méthodes de partitionnement suivantes :
méthode des K-moyennes,
- méthode DBSCAN,
méthode des décalages moyens.
Selon cet aspect de l'invention, ces différentes méthodes de partitionnement automatique permettent d'obtenir des sous-ensembles cohérents pour former les types de missions. Les types de missions obtenus sont plus représentatifs que les types de missions basés sur l'activité économique définie dans l'art antérieur. La méthode des décalages moyens est plus connue sous le nom de méthode Mean shift en anglais.
Avantageusement et selon l'invention, la sous-étape de construction de descripteurs relatifs comprend la création pour chaque type de données physiques d'un histogramme comprenant un nombre n prédéterminé de classes, le descripteur formant un vecteur de dimension n dont chaque composante est égale au nombre de données physiques comprises dans une classe de l'histogramme, sur une plage de données préalablement sélectionnée dans la sous-étape de sélection de données physiques.
Selon cet aspect de l'invention, l'utilisation d'histogramme permet de manière simple de réduire les données physiques de vol présentant des valeurs d'ordre de grandeur différents (ordre de grandeur 100 pour la température, 10000 pour la pression, etc.) ou de propriété différente (cyclique pour les angles) dans des vecteurs de dimensions identiques formant les descripteurs. Chaque classe d'histogramme correspond à un intervalle de valeur (par exemple température entre 80°C et 90°C, pression entre 100hPa et HOhPa, angle entre 0° et 30° ±360°, etc.).
Un autre descripteur peut également être la concaténation des temps passé dans certaines conditions physiques particulières (par exemple le temps avant décollage), ou des compteurs de manœuvres particulières.
L'invention concerne également un procédé de maintenance, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de sévérité selon un procédé de détermination de sévérité selon l'invention, et une étape de détermination du type de mission effectué par l'hélicoptère à partir des données de vol de l'hélicoptère et du modèle de type de mission, et une étape de programmation d'opérations de maintenance en fonction du modèle de sévérité associé audit type de mission déterminé, et une étape de maintenance selon ladite programmation d'opérations de maintenance.
Un procédé de programmation de maintenance selon l'invention permet la programmation d'une maintenance adaptée à la sévérité des types de mission effectués par l'hélicoptère, et permettre ainsi de préparer des opérations de maintenance tel que des opérations de contrôle de l'usure d'un composant ou opération de remplacement d'un composant. La programmation anticipée de ces opérations de maintenance permet en outre une préparation de la chaîne d'approvisionnement en composants.
L'invention concerne également un système de surveillance de la santé d'hélicoptères comprenant un dispositif de détermination de la sévérité d'une pluralité de mission de vol d'une pluralité d'hélicoptères, caractérisé en ce que ledit dispositif une base de données de vol des missions de vol d'hélicoptères, lesdites données de vol comprenant pour chaque vol d'un hélicoptère les données physiques enregistrées par au moins un capteur de l'hélicoptère,
une base de données de maintenance de la pluralité d'hélicoptères, lesdites données de maintenance comprenant au moins des informations relatives aux pannes de composants de chaque hélicoptère et des composants changés dans chaque hélicoptère en conséquence des missions de vol,
un module de construction de type de mission, comprenant :
des moyens de construction de descripteurs relatifs, dans lesquels les données physiques de vol sont chacune réduites à un vecteur de dimension prédéterminé formant un descripteur, tous les descripteurs ayant la même dimension,
des moyens de partitionnement des descripteurs, adapté pour partitionner les descripteurs en sous-ensembles formant les types de missions,
des moyens d'affectation d'un type de mission à chaque vol par association du descripteur dudit vol et du sous-ensemble dans lequel se trouve ce descripteur, et de création d'un modèle de types de mission associant à chaque type de mission des données physiques de vol,
un module d'interprétation de la sévérité des types de mission, comprenant :
des moyens d'estimation des modèles de sévérité, à partir des données de vol et des données de maintenance, chaque modèle de sévérité définissant une estimation de vieillissement de composants des hélicoptères en fonction des types de mission, des moyens d'association d'un modèle de sévérité à chaque type de mission déterminé par le module de construction des types de mission.
Dans tout le texte, on désigne par module, un élément logiciel, un sous- ensemble d'un programme logiciel, pouvant être compilé séparément, soit pour une utilisation indépendante, soit pour être assemblé avec d'autres modules d'un programme, ou un élément matériel, ou une combinaison d'un élément matériel et d'un sous-programme logiciel. Un tel élément matériel peut comprendre un circuit intégré propre à une application (plus connue sous l'acronyme ASIC pour la dénomination anglaise Application-Specific Integrated Circuit) ou un circuit logique programmable (plus connue sous l'acronyme FPGA pour la dénomination anglaise Field-Programmable Gâte Array) ou un circuit de microprocesseurs spécialisés (plus connue sous l'acronyme DSP pour la dénomination anglaise Digital Signal Processor) ou tout matériel équivalent. D'une manière générale, un module est donc un élément (logiciel et/ou matériel) qui permet d'assurer une fonction.
Le système de détermination de sévérité est adapté pour mettre en œuvre le procédé de détermination de sévérité selon l'invention.
Le procédé de détermination de sévérité est adapté pour être mis en œuvre par le système de détermination de sévérité selon l'invention.
L'invention concerne également un procédé et un système de détermination de sévérité et un procédé de programmation de maintenance caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
5. Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
la figure 1 est une vue schématique d'une étape de construction de type de mission d'un procédé de détermination de sévérité selon un mode de réalisation de l'invention,
la figure 2 est une vue schématique d'une étape d'interprétation de la sévérité des types de mission d'un procédé de détermination de sévérité selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 3 est une vue schématique d'un système de détermination de sévérité selon un mode de réalisation de l'invention.
6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.
La figure 1 représente schématiquement une étape 10 de construction de type de mission d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention.
L'étape 10 de construction de type de mission comprend une sous-étape 12 de sélection de données physiques parmi des données physiques 100 de vol par suppression des données physiques enregistrées relative à la santé de l'hélicoptère et conservation des données physiques relatives à l'usage de l'hélicoptère. Cette sous- étape effectue un tri parmi les données de sorte à ce que seules les données physiquement liées à l'usage de l'hélicoptère soient conservées, afin que les types de missions construits soient indépendants de la santé des hélicoptères et dépendent uniquement de leur usage. .
Par exemple, les données liées à l'usage du moteur peuvent être le couple moteur pendant les phases de vol, qui est lié aux sollicitations du pilote de l'hélicoptère, pour changer d'altitude, de direction, etc. De même, le nombre de décollage par vol ou par heure de vol relève de l'usage. Les données du couple moteur et du nombre de décollage sont donc relatives à l'usage du moteur.
À l'inverse, les données relatives à la santé moteur sont par exemple le ratio température moteur/couple, car pour atteindre un même couple souhaité par l'usage, un moteur n'aura pas la même température selon sa santé (plus le moteur est en mauvaise santé, plus cette température augmente). De même, le temps de démarrage moteur est un exemple de donnée relative à la santé de l'hélicoptère. S'il démarre plus ou moins vite, ce peut être un indicateur qu'un composant fonctionne anormalement. Ces données relatives à la santé de l'hélicoptère sont supprimées dans cette sous-étape 12 de sélection, mais elles seront toutefois utilisées dans l'étape d'interprétation de la sévérité, qui nécessite des données sur la santé du moteur.
L'étape 10 de construction de type de mission comprend ensuite une sous-étape
14 de construction de descripteurs relatifs, dans lesquels les données physiques de vol sont chacune réduites à un vecteur de dimension prédéterminé formant un descripteur, tous les descripteurs ayant la même dimension. Cette construction de descripteur permet de réduire la dimension de chaque donnée physique (température, pression, angles, etc.) à une même dimension. Une méthode pour effectuer cette construction est par exemple la formation d'histogramme pour chaque donnée physique, les valeurs des données physiques étant réparties dans chaque classe de l'histogramme de façon à pouvoir créer un vecteur ayant autant de composantes que de classe de l'histogramme, chaque composante étant représentative du nombre de valeurs dans une classe de l'histogramme. Les descripteurs représentent ainsi une densité des valeurs des données physiques.
Si le nombre de dimensions des descripteurs est trop important, l'étape 10 de construction de type de mission comprend une sous-étape 16 facultative de réduction de la dimension des descripteurs préalable à la sous-étape d'affectation des types de mission. Cette sous-étape s'effectue notamment par une analyse de données multivariée des descripteurs, mais on peut utiliser tout autre algorithme de réduction de dimension utilisant une métrique correspondant à la spécificité des descripteurs, à savoir des vecteurs représentant des densités de caractéristiques.
L'étape 10 de construction de type de mission comprend ensuite une sous-étape 18 de partitionnement des descripteurs, adapté pour partitionner les descripteurs en sous-ensembles formant les types de missions. Les méthodes de partitionnement utilisées sont par exemple les méthodes des K-moyennes (ou K-means en anglais), méthode DBSCAN, ou méthode des décalages moyens (ou Mean shift en anglais).
Afin que les méthodes de partitionnement donnent des résultats pertinents, il est essentiel d'utiliser une norme qui est adaptée aux vecteurs représentant des densités. Par exemple, les normes utilisées peuvent être : la norme (ou distance) Ll, de formule :
Figure imgf000014_0001
la norme (ou distance) de Wasserstein, de formule :
Figure imgf000014_0002
la norme (ou distance) chi-carré (ou chi-square en anglais), de formule :
Figure imgf000014_0003
la norme (ou distance) de Bhattacharyya, de formule :
Figure imgf000014_0004
L'étape 10 de construction de type de mission comprend enfin une sous-étape 20 d'affectation d'un type 22 de mission à chaque vol par association du descripteur dudit vol et du sous-ensemble dans lequel se trouve ce descripteur, et de création d'un modèle 24 de type de mission associant à chaque type de mission des données physiques de vol.
Le procédé selon l'invention comprend, suite à l'étape 10 de construction de type de mission, une étape d'interprétation de la sévérité des types de mission. La figure 2 représente une telle étape 30 d'interprétation de la sévérité des types de mission d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention.
L'étape 30 d'interprétation de la sévérité des types de mission comprend une sous-étape 32 d'estimation des modèles de sévérité, à partir des données 100 de vol et de données 102 de maintenance, chaque modèle de sévérité définissant une estimation de vieillissement de composants des hélicoptères en fonction des types 22 de mission. Cette sous-étape peut aussi utiliser des données 104 de règles métiers, comme les statistiques de comptage de cycles sur une vitesse de rotation du moteur par exemple. Une règle métier étant une règle issue de l'expérience de l'utilisateur. Dans cet exemple, une règle métier peut consister à regarder la statistique des niveaux de régimes atteints pendant le vol et à la transformer en compteur. Le compteur étant relié à la notion de sévérité, par exemple, une pièce est jugée usée si elle dépasse une valeur de compteur de 1000 par exemple.
L'étape 30 d'interprétation de la sévérité des types de mission comprend ensuite une sous-étape 34 d'association d'un modèle de sévérité à chaque type de mission déterminé dans l'étape de construction des types de mission. L'étape retourne des types 36 de sévérités et le modèle 38 de sévérité.
La figure 3 représente schématiquement un système de détermination de la sévérité d'une pluralité de mission de vol d'une pluralité d'hélicoptères adapté pour mettre en œuvre le procédé de détermination de sévérité décrit précédemment.
En particulier, le système comprend une base 100 de données de vol et une base
102 de donnée de maintenance, récupérant les données de vol et les données de maintenance d'une pluralité d'hélicoptères 106a, 106b, 106c, etc.
Les données de vol de la base 100 de données de vol sont utilisées par un module 110 de construction de type de mission, comprenant des moyens de mise en œuvre des sous-étapes de l'étape de construction de type de mission décrites précédemment en référence avec la figure 1, de façon à fournir un ensemble de types 22 de mission et un modèle 24 de mission.
Les mêmes données de vol de la base 100 de données de vol et les données de maintenance de la base 102 de donnée de maintenance sont utilisées par un module 130 d'interprétation de la sévérité des types de mission, comprenant des moyens de mise en œuvre des sous-étapes de l'étape d'interprétation de la sévérité des types de mission décrite précédemment en référence avec la figure 2, de façon à fournir un ensemble de types 36 de sévérité et un modèle 38 de sévérité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères comprenant la détermination de la sévérité d'une pluralité de mission de vol d'une pluralité d'hélicoptères, ladite détermination comprenant :
une étape d'acquisition et de stockage de données de vol des missions de vol d'hélicoptères, lesdites données de vol comprenant pour chaque vol d'un hélicoptère les données physiques enregistrées par au moins un capteur de l'hélicoptère,
une étape d'acquisition et de stockage de données de maintenance de la pluralité d'hélicoptères, lesdites données de maintenance comprenant au moins des informations relatives aux pannes de composants de chaque hélicoptère et des composants changés dans chaque hélicoptère en conséquence des missions de vol,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend :
une étape (10) de construction de type de mission, comprenant :
une sous-étape (14) de construction de descripteurs relatifs, dans lesquels les données physiques de vol sont chacune réduites à un vecteur de dimension prédéterminé formant un descripteur, tous les descripteurs ayant la même dimension, une sous-étape (18) de partitionnement des descripteurs, adapté pour partitionner les descripteurs en sous-ensembles formant les types de missions,
une sous-étape (20) d'affectation d'un type de mission à chaque vol par association du descripteur dudit vol et du sous-ensemble dans lequel se trouve ce descripteur, et de création d'un modèle de types de mission associant à chaque type de mission des données physiques de vol,
une étape (30) d'interprétation de la sévérité des types de mission, comprenant :
une sous-étape (32) d'estimation des modèles de sévérité, à partir des données de vol et des données de maintenance, chaque modèle de sévérité définissant une estimation de vieillissement de composants des hélicoptères en fonction des types de mission,
- une sous-étape (34) d'association d'un modèle de sévérité à chaque type de mission déterminé dans l'étape (10) de construction des types de mission.
2. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (10) de construction des types de mission comprend une sous-étape (12) de sélection de données physiques parmi les données physiques de vol, préalable à la sous-étape (14) de construction des descripteurs, par suppression des données physiques enregistrées relative à la santé du moteur de l'hélicoptère et conservation des données physiques relatives à l'usage du moteur.
3. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape (10) de construction de type de mission comprend une sous-étape (16) de réduction de la dimension des descripteurs préalable à la sous- étape (20) d'affectation des types de mission, par une analyse de données multivariée des descripteurs.
4. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sous-étape (16) de réduction de la dimension des descripteurs est effectuée par une méthode choisie parmi l'une des méthodes suivantes :
- analyse en composantes principales,
méthode Autoencodeurs,
méthode ISOMAP,
méthode T-SNE,
positionnement multidimensionnel,
- méthode Linear Local Embedding.
5. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape (10) de construction de type de mission comprend une sous-étape de normalisation des descripteurs préalable à la sous-étape (18) de partitionnement des descripteurs.
6. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sous-étape de normalisation des descripteurs effectue une normalisation choisie selon l'une des méthodes de normalisation suivantes :
norme Ll
- norme de Wasserstein,
norme chi-carré,
norme de Bhattacharyya.
7. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la sous-étape (18) de partitionnement effectue un partitionnement choisi selon l'une des méthodes de partitionnement suivantes :
méthode des K-moyennes,
méthode DBSCAN,
méthode des décalages moyens.
8. Procédé de surveillance de la santé d'hélicoptères selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la sous-étape de construction (14) de descripteurs relatifs comprend la création pour chaque type de données physiques d'un histogramme comprenant un nombre n prédéterminé de classes, le descripteur formant un vecteur de dimension n dont chaque composante est égale au nombre de données physiques comprises dans une classe de l'histogramme.
9. Procédé de de maintenance d'un hélicoptère, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de sévérité selon un procédé de détermination de sévérité selon l'une des revendications 1 à 8, et une étape de détermination du type de mission effectué par l'hélicoptère à partir des données de vol de l'hélicoptère et du modèle de type de mission, et une étape de programmation d'opérations de maintenance en fonction du modèle de sévérité associé audit type de mission déterminé, et une étape de maintenance selon ladite programmation d'opérations de maintenance.
10. Système de surveillance de la santé d'hélicoptères comprenant un dispositif de détermination de la sévérité d'une pluralité de mission de vol d'une pluralité d'hélicoptères, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend :
une base (100) de données de vol des missions de vol d'hélicoptères, lesdites données de vol comprenant pour chaque vol d'un hélicoptère les données physiques enregistrées par au moins un capteur de l'hélicoptère,
une base (102) de données de maintenance de la pluralité d'hélicoptères, lesdites données de maintenance comprenant au moins des informations relatives aux pannes de composants de chaque hélicoptère et des composants changés dans chaque hélicoptère en conséquence des missions de vol,
un module (110) de construction de type de mission, comprenant : des moyens de construction de descripteurs relatifs, dans lesquels les données physiques de vol sont chacune réduites à un vecteur de dimension prédéterminé formant un descripteur, tous les descripteurs ayant la même dimension,
des moyens de partitionnement des descripteurs, adapté pour partitionner les descripteurs en sous-ensembles formant les types de missions,
- des moyens d'affectation d'un type de mission à chaque vol par association du descripteur dudit vol et du sous-ensemble dans lequel se trouve ce descripteur, et de création d'un modèle de types de mission associant à chaque type de mission des données physiques de vol,
- un module (130) d'interprétation de la sévérité des types de mission, comprenant : des moyens d'estimation des modèles de sévérité, à partir des données de vol et des données de maintenance, chaque modèle de sévérité définissant une estimation de vieillissement de composants des hélicoptères en fonction des types de mission, des moyens d'association d'un modèle de sévérité à chaque type de mission déterminé par le module de construction des types de mission.
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