Cette thèse propose un cadre d'approche interdisciplinaire pour la sécurité industrielle. Celui-ci est explicité et illustré par l'intermédiaire de plusieurs étapes. La première, empirique, présente une investigation d'accident majeur. Il est montré d'une part que ce dernier peut s'appréhender à la lumière d'une articulation de différents points de vue disciplinaires (sciences de l'ingénieur, ergonomie, sociologie, gestion, juridique) qui éclairent des questions d'ordre technologique, de situation de travail, d'organisation (et de gestion) ainsi que de réglementation et de contrôle par les autorités. Le résultat obtenu n'entre dans aucune discipline spécifique et possède un caractère hybride, à la croisée de chemins. Ce cas d'accident interroge d'autre part la nature dynamique et événementielle, contingente et unique des accidents technologiques majeurs. Ces deux points, synthétisés dans une deuxième étape, entrainent vers une exploration de la complexité, sous l'angle philosophique. Cette notion de complexité, envisagée comme une 'méta-catégorie épistémique' dans une troisième étape, permet ainsi de déboucher sur la caractérisation d'un 'style' cognitif d'approche de la connaissance, indiquant la nécessité, dans la situation contemporaine des sciences, d'explorer des stratégies de recherche pluri, inter (voire trans)disciplinaire. A l'issue de cette exploration à la fois des disciplines et de la complexité, un modèle de sécurité industrielle est proposé. Cette quatrième étape conceptualise les liens entre plusieurs dimensions clés de la sécurité industrielle, prenant en compte de manière combinée l'intrication du technologique et du social. Enfin, dans la dernière étape, ce modèle est illustré par une étude de cas. Elle montre comment le modèle fournit concrètement une structuration pour la collecte et l'interprétation des données, qui reposent sur la mobilisation d'une approche par les incidents (exploitant la valeur heuristique de l'événement) et par le 'mode normal'.

De nos jours, les systèmes de production sont confrontés à leur 4e révolution. Celle-ci est numérique avec des réseaux toujours plus denses et complexes s’ouvrant sur l’extérieur. Cette ouverture rend ces systèmes plus vulnérables. Les menaces sur ces Systèmes Cyber-Physiques de Production (SCPP) ne sont plus seulement théoriques. L’attaque sur l’aciérie allemande ou le cryptovirus Wannacry en sont de parfaits exemples. Ce travail propose un outil contribuant à la sécurité des SCPP. Nos contributions sont triples : La conception d'un Système de Détection et Réaction aux Anomalies (SDRA) placé sur le réseau de terrain. Celui-ci intègre des méthodes de détection comportementales et informationnelles. Il comprend également des capacités de réaction à la fois passives, mettant en œuvre de la remontée d'information vers l'humain ou vers des systèmes de niveaux supérieurs, et actives intégrant du filtrage d'ordre ou de la mise en repli. L'application des méthodes proposées entraîne naturellement un effort de conception supplémentaire qui doit être réduit. Nous avons donc mis au point une démarche permettant d’assister les concepteurs pour la configuration de notre SDRA. Cette dernière se base sur une approche hybride (composant/opération) et étend un flot de conception existant. Plusieurs transformations raffinent des vues surveillance/supervision des composants alors que d’autres génèrent la configuration du SDRA. Une troisième contribution propose un démonstrateur réaliste basé sur un environnement virtuel de test. Ce dernier intègre la simulation conjointe de la partie opérative et de la partie commande et permet de montrer les qualités fonctionnelles des solutions face à des scénarios d’attaque ou de défaillance. / Today, production systems are facing their 4th revolution. This revolution is digital with increasingly dense and complex networks opening on the outside. This openness makes these systems more vulnerable. The threats on these Cyber-Physical Production Systems (CPPS) are no longer just theoretical. The attacks on the German steel mill or the Wannacry crypto virus are perfect examples. This work proposes a tool contributing to the security of the SCPP. Our contributions are threefold: The design of an Anomaly Detection and Response System (ADRS) placed on the field network. It integrates behavioral and informational detection methods. It also includes passive response capabilities, implementing feedback to the human or to higher level systems, and active integrating order filtering or fallback. The application of the proposed methods naturally entails an additional design effort which must be reduced. We have therefore developed an approach to assist designers in the configuration of our ADRS. It is based on a hybrid approach (component / operation) and extends an existing design flow. Several transformations refine monitoring / supervision views of the components while others generate the configuration of the ADRS. A third contribution proposes a realistic demonstrator based on a virtual test environment. It integrates the joint simulation of the operative part and the control part and makes it possible to show the functional qualities of the solutions in the face of attack or failure scenarios.

Ce travail de recherche s'intéresse aux pratiques de maîtrise des risques d'acteurs engagés dans des situations critiques, distribuées et instables, à savoir de vastes projets de modernisation des installations ferroviaires. Il interroge la façon dont la division technique et « morale » du travail, la complexité socio-technique, la distribution du travail et des pressions de production peuvent affecter ces pratiques, en développant une perspective interactionniste. Il montre le rôle joué par les dynamiques intra et inter-groupes professionnels dans la maîtrise des risques, et questionne tout particulièrement le lien entre travail d'articulation et sécurité. Il s'appuie sur une méthodologie dite de « retour d'expérience élargie » de plusieurs incidents, ainsi que sur des entretiens et des observations de situations de travail. Il s'inscrit dans le cadre d'un programme de recherche lancé en 2006 par la FonCSI intitulé ‘Facteurs socio-culturels du retour d'expérience'. / This work is about the risk control practices of workers engaged in critical, distributed and unstable work situations, i.e. large modernization projects of railway operation system. It questions the way the technical and “moral” division of work, socio-technical complexity, distribution of work and production pressures can affect these practices, by adopting an interactionnist approach. It shows the role played by intra and inter-groups dynamics in risk control practices and questions especially the link between articulation work and safety. It uses a “broad learning from experience” methodology based on the comparative analysis of several near-misses and “normal” work situations. This work falls within the framework of a research program supported by the FonCSI called ‘Socio-cultural factors of learning from experience'.

En cas de perte de confinement (rupture d'un piquage) sur un réservoir de gaz liquéfié sous pression, il y aurait un écoulement diphasique (liquide-vapeur) critique. L'objet de ce mémoire est de valider les modèles décrivant ces écoulements vis à vis de differents fluides (eau, R11, méthanol, acétate d'éthyle, butane pur, butane commercial). Une installation expérimentale de taille pilote a été réalisée. Dans la conduite d'essai (L=535 mm, D=8 mm) l'écoulement est quasi-stationnaire, critique, adiabatique et reproductible. L'écart à la saturation en amont est mesuré à 25 mbar près, ce qui permet de mesurer le débit à saturation à +/- 12%. Une représentation adimensionnelle des résultats montre que la pression en amont réduite est le paramètre prépondérant. Ce résultat nouveau semble indiquer qu'un modèle peut être validé avec un minimum de fluides, pour peu que l'on raisonne en coordonnées réduites. Les modèles homogènes hors équilibre thermodynamique (DEM, HRM) sont les plus précis. HRM est le plus adapté au calcul du débit de fuite, même si il peut devenir tres majorant aux pressions réduites élevées. Aucun modèle ne prend correctement en compte la sensibilité du débit à la pression réduite. Ce biais peut avoir au moins deux origines : une influence non négligeable du glissement entre phases ou une cinétique de vaporisation perfectible. Ecrire un bilan énergetique sur la phase vapeur semble physiquement pertinent pour exprimer la cinétique de vaporisation. Mais il est également impératif de quantifier la nucléation.

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s’inscrivent dans le projet ANR BARPPRO réalisé dans le cadre de la réglementation française des PPRT pour les sites industriels classés SEVESO. L’objet est de proposer un outil pour le dimensionnement des barrières physiques de protection face à une déflagration de gaz. Une étude paramétrique à petite échelle est menée pour étudier l’effet protecteur d’une barrière physique. Un dispositif d’accélération de flamme a été conçu pour générer une vitesse de flamme sonique. Cela a permis de réaliser à petite échelle l’étude de l’impact de l’obstruction sur la vitesse de flamme et sur les paramètres de l’onde de pression. Ces résultats ont été confrontés aux modèles de la littérature. L’onde de pression incidente ainsi générée sert de donnée d’entrée et de référence dans l’étude de la barrière. Plusieurs paramètres de l’onde de pression sont étudiés : le temps d’arrivée, la surpression maximale et l’impulsion positive. L’influence de la hauteur du mur et de sa position par rapport à la source d’amorçage est traitée pour deux formes de barrière (droite et cylindrique) et pour deux mélanges hydrogène/air (stoechiométrique et de richesse 0.65). / This thesis is a part ANR BARPPRO project in the framework of the French regulation PPRTs for industrial Seveso sites. The goal of the present work is to provide a tool for the sizing of protective physical barriers against a gas explosion. A parametric study at small scale is conducted to investigate the protective effect of a physical barrier. For that purpose, a cylindrical device was developed to accelerate the flame gradually until reaching sonic flame speeds by increasing the obstruction inside the device. This has also led to the realization of a small-scale study about the impact of the obstruction on the flame speed and on the pressure wave’s characteristics. These results are compared with those obtained with models from the literature. The pressure wave generated by the acceleration device is used as input and reference in the barriers’ parametrical study. Several parameters of the pressure wave are considered: the arrival time, the maximum overpressure and the positive pulse. The influence of the wall height and position relative to the ignition source is processed for two barrier’s shapes (straight and cylindrical) and two hydrogen / air mixtures (stoichiometric and with an equivalence ratio of 0.65).

Ce travail de recherche s'intéresse aux pratiques de maîtrise des risques d'acteurs engagés dans des situations critiques, distribuées et instables, à savoir de vastes projets de modernisation des installations ferroviaires. Il interroge la façon dont la division technique et " morale " du travail, la complexité socio-technique, la distribution du travail et des pressions de production peuvent affecter ces pratiques, en développant une perspective interactionniste. Il montre le rôle joué par les dynamiques intra et inter-groupes professionnels dans la maîtrise des risques, et questionne tout particulièrement le lien entre travail d'articulation et sécurité. Il s'appuie sur une méthodologie dite de " retour d'expérience élargie " de plusieurs incidents, ainsi que sur des entretiens et des observations de situations de travail. Il s'inscrit dans le cadre d'un programme de recherche lancé en 2006 par la FonCSI intitulé 'Facteurs socio-culturels du retour d'expérience'.