Le groupe d’études P1B (SDTI)

Le groupe d’études SDTI (Systèmes Dynamiques et Traitement de l’Information), désigné par le sigle administratif P1B, s’est constitué en 2006, à l’occasion de la réorganisation du Dépar- tement STEP. Il rassemble des compétences liées au traitement avancé de l’information : le traitement du signal et des images, l’intelligence artificielle qui devient au début des années 2000 ingénierie des connaissances, l’automatique et les systèmes dynamiques.

« Le groupe P1B s’est monté en rassemblant plusieurs compétences support, transverses et disci- plinaires, qui produisent des études visant à appuyer le Producteur, par opposition à des compétences orientées métiers, comme peuvent l’être les compétences Surveillance Des Matériels, Systèmes de Mesure, qui font plus partie du métier d’exploitant ou de quelqu’un qui surveille des systèmes de production. Il faut dire aussi que les découpages sont parfois un peu contingents. L’appui au Producteur c’est le thème central de STEP. Mais en fait, il n’y a pas forcément de liens très forts entre les différentes compétences. »

ICH.6 en réponse à la question relative à la perception du groupe P1B

« P1B rassemble des compétences en automatique avancée, en traitement du signal et des images, en ingénierie des connaissances. Ce sont des disciplines, des méthodes, des mathématiques un peu pointues qui viennent en appui à des travaux plus orientés métiers. C’est un peu ça qui fait son uni- té. Alors on [les agents de P1B] est plus là en tant que contributeurs, plutôt que pilotes de projet globalement.

Une contribution IK ou une contribution TSI est liée à un projet qui a en général un objectif métier. Par exemple définir des guides de diagnostic des ouvrages hydrauliques ou évaluer le bouchage par les algues d’une centrale, là on fait appel à du traitement de l’image. L’objectif, il est en général exprimé en termes métiers et du coup le portage du projet se fait plus par des compétences qui sont étiquetées sur les métiers de l’entreprise. »

ICH.4 en réponse à la question relative à la perception du groupe P1B

P1B est aujourd’hui composé de 25 ingénieurs-chercheurs, dont un chef de groupe, trois docto- rants CIFRE et cinq prestataires environ. Il réunit les trois compétences suivantes :

• La compétence Traitement du Signal et des Images (TSI) met en œuvre des techniques avancées de traitement du signal et des images. Il s’agit essentiellement du développement d’algorithmes permettant l’identification et l’extraction d’informations présentes au sein de signaux. Par signal, on entend originellement les informations temporelles délivrées par des capteurs, en général sous forme de valeurs électriques, éventuellement numérisées (par exemple, la mesure de la température instantanée en un point d’un matériel). La notion de si- gnal peut être étendue à diverses formes de données complexes : images, séquences vidéos, enregistrements sonores, etc.

Cette compétence est ainsi appelée par des projets confrontés à l’analyse de données com- plexes, et peut intervenir auprès de l’ensemble des domaines d’activité de l’entreprise, que ce soit la production, le développement commercial, le réseau de transport et de distribution ou le management d’énergie.

Le cœur de métier historique de la compétence TSI est le contrôle non destructif, qui renvoie à des techniques permettant de caractériser les défauts dans les matériels du parc nucléaire, à partir d’ultrasons, de courants de Foucault, ou de radiographies. La compétence s’est ouverte depuis cinq ans à d’autres sujets, notamment le colmatage des générateurs de vapeurs (GV),

ANALYSES ET RESULTATS 161

la caractérisation des usages domestiques de l’électricité à partir de la courbe de charge (maî- trise de la demande d’électricité). La composante traitement des images tend à prendre une place de plus en plus importante du fait, notamment, du nombre croissant de données dispo- nibles sous forme d’images, par exemple : les bases de photographies des équipements en centrale nucléaire (à des fins de présentation et de capitalisation de la configuration de l’équipement, de visualisation d’un défaut ou d’un état à analyser, d’une pratique de mainte- nance), les images satellites des études pour voir si, à partir de photos aériennes ou satellite, on pouvait identifier des pertes thermiques importantes et donc définir des actions à entre- prendre pour signaler des priorités d’amélioration ; ou encore la conception d’un algorithme en traitement d’images pour améliorer la visualisation des numéros d’éléments combustibles dans la cuve du réacteur, et ainsi fiabiliser les opérations de déchargement de ces combus- tibles).

• La compétence Systèmes Dynamiques (SD) travaille sur la modélisation de process119 _des

moyens de production d'électricité (nucléaire, thermique à flamme, hydraulique), l'analyse et la conception de nouvelles régulations, pour améliorer les performances dynamiques du pro- cess. Elle s’appuie sur des techniques issues des domaines disciplinaires de l’automatique, de l’optimisation(au sens de la conduite ou de la commande optimale du process) et de la modé- lisation dans le but de maîtriser et d’améliorer les performances dynamiques des moyens de production. Il peut s’agir du développement de nouvelles régulations avancées pour ces sys- tèmes de production, d’études d’analyse du comportement dynamique des installations pour caractériser des leviers d’amélioration des performances, ou bien d’outils informatiques des- tinés à aider un exploitant pour une gestion optimisée en temps-réel de son installation (outils généralement construits sur la base d’un modèle dynamique de l’installation). Ses champs d’intervention sont les suivants :

- l’amélioration de la manœuvrabilité de l'installation (par exemple amélioration de la ma- nœuvrabilité du parc hydraulique et prise en compte optimisée de contraintes multiples : programme de marche, environnement, vie locale) ;

- l’optimisation de la consommation de combustible ; - la minimisation des émissions de polluants ;

- la conception de lois de commande innovantes pour l'amélioration de l'éco-efficacité éner- gétique des procédés industriels.

« Ce qui caractérise cette compétence, c’est de mettre au centre de l’approche le facteur temps dans la répartition des process, qui ont des comportements liés au temps : changement d’état, perturbations, incidents, tout ça sont des paramètres qui bougent. SD c’est une compé- tence très spécialisée et assez cloisonnée », ICH.7 parlant de sa compétence.

119_{La notion de « process » est un anglicisme qui renvoie à « processus » en français (mais les spécialistes font peut-être}

une nuance). L’idée est celle d’un « ensemble d'activités corrélées ou interactives qui transforme des éléments d'entrée en éléments de sortie » (norme ISO 9000-2005). Le processus transforme les éléments d’entrée (par exemple du charbon) en élément de sortie (« du courant électrique ») par une succession d’opérations (combustion, vaporisation d’eau, détente dans une turbine, entrainement d’un alternateur, etc.). Ces activités ou ensembles d’activités sont pilotées par le réglage de divers paramètres et régulés (c’est-à-dire que le réglage de certains paramètres est lié à des grandeurs mesurées sur le processus : par exemple (non réel), « si la température de sortie est trop élevée, on abaisse la pression en entrée ». Lors- que les attentes en termes d’optimisation sont complexes, la compétence SD doit concevoir les réglages et régulations adaptés.

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Matlab, l’outil principal de travail des ICH du groupe P1B (compétences TSI et SD)

« Matlab est un outil de programmation [développé par la société TheMathWorks], un environnement de développement, en fait c’est comme une grosse calculette. »

« Matlab permet de manipuler simplement des données complexes, des formules mathématiques, de paramétrer et d’utiliser des algorithmes d’analyses numériques classiques. »

ICH.12 puis ICH.N présentant « simplement » Matlab.

Ci-dessous, deux copies d’écran de cet outil de travail, avec la transcription des descriptions de l’ICH.12.

« La première ligne – la description est de gauche à droite – est une fenêtre qui montre la liste des fichiers. Les .m sont des fichiers programmés sous Matlab ; les .mat sont des données. La deuxième fenêtre est la fenêtre de commandes (enfin ça correspond à la commande Window). Depuis cette fenêtre on peut appeler toutes tes variables, on peut aussi utiliser des fonctions existant déjà sur Ma- tlab, on peut faire des opérations, exécuter tes programmes, etc. La dernière fenêtre montre les variables existantes.

Sur la deuxième ligne il y a deux fenêtres. La première fenêtre est un éditeur, tu peux coder tes pro- grammes que tu peux ensuite exécuter. Ici il s’agit d’un des programmes que j’ai écrits pendant ma thèse. Dans ce programme on calcule une commande optimale centralisée pour une chaîne de trois aménagements hydroélectriques, en utilisant une technique qui permet de faire une optimisation sans utiliser un algorithme itératif, sinon à partir d'une méthode de caractérisation géométrique de l'espace d'états du système, qui permet de trouver une solution de manière explicite. Ceci est inté- ressant pour des applications en temps réel car il n'y a pas de dépendance de la convergence d'un algorithme itératif. L'objectif est donc de suivre sous contraintes le mieux possible les références données pour les débits turbinés et le niveau de chaque centrale. La dernière fenêtre montre un his- torique des commandes effectuées depuis la fenêtre de commandes. »

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« La deuxième capture d'écran est le résultat de la simulation du programme que je t’ai décrite tout à l’heure. Cette capture montre trois courbes : le premier graphique montre les débits turbinés pour la première centrale, le deuxième montre les débits turbinés pour la deuxième et troisième centrale, et le troisième graphique montre les niveaux des trois centrales.

Le but de ce programme est de trouver une régulation – elle est en bleu ici – qui permet de suivre le profil de référence (en magenta), en respectant les contraintes imposées (en vert). On voit que les débits suivent assez bien les références, et puis les niveaux suivent l’allure de la courbe mais ils pourraient être mieux néanmoins ils respectent bien les contraintes donc la simulation est satisfai- sante, mais on pourrait chercher à améliorer les niveaux (s'éloigner des contraintes) en jouant sur de paramètres de certaines matrices qui interviennent dans le calcul de la commande. »

ICH.12 décrivant ces deux captures d’écran, qui illustrent son environnement principal de travail

• La compétence Ingénierie des Connaissances (IK) développe un ensemble de méthodes et d’outils pour identifier, analyser, organiser, mémoriser et partager les connaissances. Orien- tée dans un premier temps (années 1980) sur les systèmes experts et s’appuyant sur des approches issues de l’intelligence artificielle, de l’informatique et des mathématiques appli- quées, la compétence IK travaille sur des applications d’aide au diagnostic pour la montée en compétence. Elle se structure progressivement entre 1986 et 1997 au sein des départements SDM (Surveillance, Diagnostic et Maintenance), puis OPP (Optimisation des Performances du Process) autour de la gestion des connaissances, orientée vers la surveillance des matériels et l’aide au diagnostic.

Les activités de la compétence IK visent à mettre en œuvre des démarches pérennes de capi- talisation et de partage de connaissances, dans un souci de performance des pratiques métiers du groupe EDF. La compétence IK a pour but de décrire explicitement un domaine de con- naissances (souvent implicites à l’origine), de mettre en œuvre une démarche de pérennisation de ces connaissances, de concevoir des systèmes d’information permettant de consulter, restituer et transmettre efficacement ces connaissances, et de proposer des solu-

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tions innovantes pour exploiter ces connaissances dans des outils opérationnels. Ses travaux sont principalement orientés vers les activités d’exploitation et de maintenance des centrales nucléaires, mais également hydrauliques ou thermiques. Ses champs d’intervention sont les suivants :

- Solutions outillées de capitalisation des connaissances à longue durée de vie – exemple du projet Cap-COV qui consiste en la modélisation et la structuration des connaissances pour le développement d’une base de capitalisation des connaissances sur les mécanismes de vieillissement des composants

- Accès à l’information – exemple du projet TIREX ou la gestion optimisée et la mise à dis- position des informations issues du retour d’expérience à l’intervenant en centrale nucléaire

- Modélisation des activités et solutions de gestion des connaissances pour l’optimisation des processus d’exploitation du parc de production – exemple du projet relatif à la défini- tion des guides de diagnostic des ouvrages hydrauliques : utilisation des TIC (outils de mobilité, en particulier) pour le recueil des connaissances : développement de guides de diagnostic des ouvrages hydrauliques à partir de e-paper, tablette numérique ou smart- phone.

Les compétences portées par P1B sont considérées comme disciplinaires, plutôt que liées à un métier (nucléaire, hydraulique, thermique, ou contrôle-commande, etc.) ou à un domaine parti- culier. Ce caractère transverse induit le fait que ces dernières sont rarement amenées à porter un projet à elles seules et sont, le plus souvent, appelées à contribuer de manière spécifique et ciblée à un projet. Les applications et les projets sur lesquels travaillent les agents du groupe P1B sont de ce fait très variés.

Nous présentons dans la section suivante les activités des ingénieurs-chercheurs de façon ana- lytique, à partir du prisme (grille de lecture / méthodologie) des pratiques informationnelles, dans la perspective de l’identification d’un ensemble de facettes pertinentes pour la recherche et l’organisation des ressources documentaires, produites et utilisées par les ICH dans le cadre de leurs activités. Comme une sorte de grille de lecture à facettes, l’idée est d’intégrer ce que nous racontent les acteurs, ce que nous avons pu observer, afin de proposer des facettes qui colleraient à leurs représentations du document dans leurs contextes d’activités.

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