Essais & Simulations 149

DOSSIER le fournisseur,

DOSSIER le fournisseur, qui s’assure que les performances de toutes ses fonctions techniques restent bien à l’intérieur des tolérances requises et spécifiées par le systémier-intégrateur. En s’appuyant sur les marqueurs d’endommagement de type SRE (Spectre de Réponses Extrêmes) et SDF (Spectre de dommage par Fatigue) à risque de dépassement, calculés par l’approche MBD développée par Nexter Systems (NF X50-144-3), il est désormais possible d’évaluer par calcul les potentiels d’endommagement seuils que l’équipement critique se doit de ne pas dépasser en service pour éviter tout risque de dysfonctionnement : • fonctionnel, gouverné par une surveillance du SRE seuil (défaillance par dépassement d’une contrainte extrême au cours du profil d’emploi), • structurel, gouvernée par une surveillance du SDF seuil (défaillance par endommagement par fatigue au cours du profil d’emploi). Ces valeurs spectrales de SRE et de SDF seuils, construites à partir des plans de validation contractuels des fournisseurs sont de nature à permettre le monitoring d’équipements critiques non plus sur des données propres à la définition de l’équipement (car peu voire non disponibles), mais sur des données indirectes de mesures accélérométriques générées par le porteur, en situation opérationnelle que le systémier-intégrateur peut désormais acquérir sans difficulté pour nourrir sa PHM Hybride. La maintenance conditionnelle devient de fait accessible sur tout système d’armes terrestre, pour les équipements dont les mécanismes de dégradation sont favorablement corrélés aux agents d’environnement mécanique des situations d’emploi opérationnelles. Elle sous-tend néanmoins la mise en place de capteurs HUMS incluant les techniques calculatoires de la MBD proposées désormais « Pour passer de cette maintenance conditionnelle à une maintenance prévisionnelle, des efforts complémentaires ont été nécessaires. » par la norme NF X50-144-3 publiée en 2021. En revanche, pour passer de cette maintenance conditionnelle à une maintenance prévisionnelle (Figure 1), des efforts complémentaires ont été nécessaires pour pouvoir extrapoler dans le temps les marqueurs d’endommagement courant de type SRE et SDF, en fonction d’une projection d’emploi décidée par les opérationnels en cours de mission. Cette tâche de pronostic du modèle de Zio implique en effet l’utilisation d’un modèle prédictif des marqueurs de type SRE et SDF, associés à l’état de santé de l’équipement monitoré. Cet état de santé prédictif nécessite donc de savoir : • classifier l’usage du produit sur lequel est intégré l’équipement critique. Cette classification est réalisée en s’appuyant sur les techniques de classification non supervisée K-means appliquées directement sur la mesure accélérométrique, acquise au travers d’un découpage en blocs de donnée, cohérent avec celui retenu par l’approche MBD associée aux marqueurs d’endommagement courant. Cette classification K-means est réalisée pour chaque bloc de donnée sur des descripteurs scalaires, calculables par des approches statistiques classiques (valeur RMS, Facteur de Crête FC, SKEW, Kurtosis, Facteur d’irrégularité FI…) et que l’on vient optimiser par une analyse de corrélation multidimensionnelle (Figure 3). • estimer le caractère probabiliste (statistique) des marqueurs d’endommagement retenus pour décrire l’état de santé de l’équipement critique, vis-à-vis d’un enchaînement chronologique de situations d’usage défini par le chef d’engin en cours de mission afin d’en garantir son succès ou par un responsable de gestion de flotte afin de proje- Figure 3 : Classification des usages par K-means 38 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022

DOSSIER Figure 4 : Jaguar (Scorpion) en Situation Tout-Terrain cette dernière corresponde néanmoins à une solution pérenne pour favoriser l’émergence d’une ligne de capteurs intelligents, calée sur les principes de la « PHM Hybride » exposés précédemment, en couvrant les besoins du secteur défense, en termes de dynamique capteur et de bande passante. ter les véhicules les plus fiables pour la mission du lendemain. Cette estimation est assurée par les fondements scientifiques de la MBD qui modélise le caractère statistique des données courantes de type SRE et SDF, en s’appuyant sur des techniques d’extrapolation statistique gouvernées respectivement par la Théorie des valeurs extrêmes (TVE) et le Théorème central limite (TCL). Ces principes ont été démontrés avec succès en ce qui concerne l’intégration d’équipements sensibles (munitions, boitiers électroniques et poste de communication…) associés aux programmes Scorpion (Figure 4) et VBCI Réno en cours de réalisation à Nexter Systems. ÉMERGENCE D’UNE TECHNOLOGIE DE CAPTEURS INTELLIGENTS DANS LE DOMAINE DU HUMS EQUIPEMENT La production massive de données, inhérente à cette démarche, et son traitement temps réel basés sur des approches calculatoires très gourmandes en temps de calcul, nécessitent la mise en place d’une architecture capteur très particulière. Grâce au progrès de miniaturisation des MEMS (Micro Electro Mechanical System) et à l’augmentation de la performance de leurs éléments sensibles, il semble que Par ailleurs, la possibilité de mettre en œuvre à terme de l’intelligence artificielle embarquée (edge AI) au sein de MEMS, avec une électronique basse consommation (hardware et firmware) est de nature à rendre cette technologie innovante accessible aux produits du secteur défense mais également à ceux du secteur civil (automobile et/ou ferroviaire, etc.), qui aura pour conséquence d’en réduire le coût d’acquisition. Cette technologie de capteurs intelligents risque à l’avenir de s’accélérer très vite avec l’avènement des puces neuromorphiques, intégrant des capacités d’auto-apprentissage, comme celles développées par Intel, dont les performances en vitesse de calcul permettront de réduire favorablement leur besoin en énergie, qui reste un des points critiques du monitoring de masse sur les systèmes d’armes terrestre ● Nota Ce travail sur les capteurs intelligents et la méthodologie « PHM Hybride » ont été récompensés par le Trophée OrNormes 2021 (Catégorie Numérisation Maîtrisée), décerné par l’Afnor à la société Nexter Systems le 14 octobre 2021 (Musée des Arts forains, Paris 12 e ) et par le prix AAT 2021 Ingénieur général Chanson le 26 novembre 2021 (FID, Porte de Champerret, Paris 17 e ) ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I39