Mer Innovate
La maintenance des éoliennes offshore est une tâche complexe et couteuse qui représente un vrai défi pour le développement de cette source d’énergie et de cette filière.
La taille des parcs d’éoliennes offshores, la taille des éoliennes elles-mêmes, la distance qui les sépare de la côte et les conditions météorologiques difficiles rendent complexes l’établissement d’une stratégie de maintenance efficace. De plus les conditions d’accès aux systèmes à maintenir rendent obligatoire d’avoir des techniciens et ingénieurs de maintenance formés et aptes à travailler en environnement marin et en hauteur.
Le projet Mer-Innovate
Cette problématique a fait l’objet du projet Mer Innovate (2013-2015) avec pour partenaires : KTN, Technopole Cherbourg, l’Université d’Exeter et le CESI.
Ce programme franco-britannique d’une durée 2 ans et demi, est partiellement financé par les fonds FEDER via le programme franco-britannique Interreg IVA. Dans le cadre de ce projet et pour répondre à cette problématique, les travaux du CESI portent sur les apports des technologies d’e-maintenance alliant les technologies de l’information et de la communication aux outils et stratégies de maintenance (Figure 1).
Axe 1
Notre premier axe de recherche est centré sur l’utilisation des technologies de réalité augmentée (RA) pour des opérations de maintenance.
En se basant sur un modèle proposant de standardiser une procédure de maintenance en réalité augmentée, le CESI a développé un démonstrateur.
Ce dernier, appelé lecteur de réalité augmentée, a été implémenté grâce au moteur de rendu UNITY 3D pour son côté multiplateforme et le framework Metaio. Le démonstrateur fonctionne sur une tablette ASUS Transformer pad. Il décrit en réalité augmentée la procédure permettant de démonter un ventilateur d’ordinateur.
La figure 2 ci-dessous montre les différentes étapes de cette procédure. Le détail du modèle utilisé peut être trouvé sur le site dédié au projet Mer Innovate.
Procédure de maintenance en réalité augmentée permettant de démonter un ventilateur de PC étape par étape
(a) La tablette est présentée devant le ventilateur, (b) Le ventilateur est détecté, un modèle 3D du ventilateur s’affiche en réalité augmentée.
Lancement de la maintenance en cliquant sur l’icône , (c) Animation pour dévisser la première vis, (d) puis la seconde,
(e) et (f) une animation nous informe que nous pouvons retirer le ventilateur.
Axe 2
Le second axe de recherche porte sur la modélisation et l’optimisation des activités de maintenance en fonction des contraintes spécifiques aux systèmes de productions d’énergie en mer et notamment l’éolien offshore telles que les conditions météorologiques. Plusieurs techniques modernes de maintenance sont utilisées pour réduire les coûts des interventions et leurs durées.
Dans Le projet MerInnovate, nous proposons un modèle de maintenance hybride basé sur les systèmes multi-agents pour faciliter la modélisation du système et gérer les interactions dynamiques entre ses différentes parties. Un algorithme de décision multicritères a été proposé pour faire la sélection de l’éolienne à maintenir et le type de maintenance à faire. Un simulateur développé avec le logiciel NetLogo a permis d’obtenir des premiers résultats très intéressants.
Ces résultats ont montré que l’utilisation de la nouvelle stratégie de maintenance hybride que nous proposons permet d’augmenter la productivité et de réduire le coût de la maintenance. La Figure 3 résume les résultats en termes de modèle, simulateur et principales observations sur les coûts des différentes stratégies.
Formation
La formation du personnel sur la planification de la maintenance et la sensibilisation sur son importance est primordiale pour la bonne application des stratégies proposées.
Nous avons proposé un jeu sérieux sur la base du modèle développé pour apprendre comment dimensionner un parc éolien offshore, comment dimensionner les équipes de maintenance et comment définir une stratégie de maintenance efficace.
Le jeu est exécutable en ligne. Il a été développé avec Unity 3D (Figure 4) et son scénario se déroulent en trois étapes à difficulté croissante. A la fin de du jeu, le joueur est invité à répondre à un questionnaire pour permettre l’évaluation du joueur et du jeu.
Communication
L’ensemble de ces travaux ont fait l’objet de 7 communications dans des conférences et d’un article dans une revue internationale.
Sahnoun, M. H., Baudry, D., Mustafee, N., Louis, A., Smart, P. A., Godsiff, P., & Mazari, B. (2015). Modelling and simulation of operation and maintenance strategy for offshore wind farms based on multi-agent system. Journal of Intelligent Manufacturing, 1-17, November 2015.
L. Doitteau, M. Sahnoun, V. Havard, D. Baudry, A. Louis « Jeu sérieux pour l’apprentissage de la maintenance d’un parc éolien offshore base sur les systèmes multi-agents », In proc. CONFERE 2015, Lisbonne, Portugal, Jully 2015.
D. Boulc’h, V. Havard, D. Baudry, A. Louis, B. Mazari, « La réalité augmentée appliquée à la maintenance », In proc. CONFERE 2015, Lisbonne, Portugal, Jully 2015.
N. Mustafee, M. Sahnoun, A. Smart, and P. Godsiff « An Application of Distributed Simulation for Hybrid Modeling of Offshore Wind Farms. » In Proceedings of the 2015 ACM SIGSIM PADS Conference, June 10-12, 2015, London, UK.
N. Mustafee, M.Sahnoun, P.A.Smart, P.Godsiff, D.Baudry, A.Louis « Investigating Execution Strategies for Hybrid Models developed using Agent-based and Discrete-event M&S », SpringSim April 12-15, 2015. Alexandria, VA, USA.
V. Havard, D.Baudry, A. Louis and B. Mazari, “Augmented Reality maintenance demonstrator and modelling associated,” in IEEE Virtual Reality 2015, March 25-27. Proceedings., IEEE, 2015.
M. Sahnoun, D.Baudry, A.Louis, B. Mazari « Modélisation d’un plan de maintenance basé sur les systèmes multi-agents pour les éoliennes offshore », MOSIM2014, November 5-7, 2014, Nancy, France.
M.Sahnoun, P.Godsiff, D.Baudry, A.Louis, B.Mazari « Modeling of maintenance strategy of offshore wind farms based multi-agent system », IMSS14-CIE44, Octobre 14-16, 2014, Istanbul, Turkey.