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 :

la norme (ou distance) de Wasserstein, de formule :

la norme (ou distance) chi-carré (ou chi-square en anglais), de formule :

la norme (ou distance) de Bhattacharyya, de formule :

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.