Assurer la mesurabilité du navire : 5 défis, des essais en mer à la durée de vie en service

Les différentes parties d’un navire moderne vieillissent à des rythmes différents. Les composants numériques — capteurs, systèmes de commande, logiciels — sont remplacés selon des cycles qui se mesurent en mois. La coque, les machines et les arbres d’hélice sont remplacés selon des cycles qui se mesurent en décennies. Un navire est un « système de systèmes » : plateforme, système de mission, capteurs, effecteurs et technologie de la plateforme, qui doivent tous rester opérationnels simultanément tout au long de ces cycles disparates.

L’ingénierie navale et maritime s’attèle à résoudre ce problème sur plusieurs fronts à la fois : les systèmes d’alimentation en courant continu basse tension (LVDC) et les installations de batteries à bord des navires de combat, le contrôle actif des vibrations pour réduire la signature, la reconnaissance des schémas de dommages basée sur l’intelligence artificielle à des fins de maintenance, la cyber-résilience des systèmes embarqués, ainsi que la navigation dans les zones dépourvues de réception du système de navigation par satellite (GNSS).

Chacun de ces aspects aboutit à un capteur. Pour qu’un élément tel que la coque, la chaîne cinématique ou le local des batteries reste pertinent, il faut pouvoir continuer à le mesurer de manière fiable, selon la même méthode, et avec des données comparables à celles que vous aviez mesurées il y a cinq ans.

Voici cinq défis qui en découlent, ainsi que ce que chacun d’entre eux exige de votre chaîne de mesure.

1. Le navire a une durée de vie supérieure à celle de ses équipements électroniques

La coque et les machines d’une frégate ont une durée de vie de plusieurs décennies. Les équipements électroniques qui les surveillent sont renouvelés tous les quelques années. Chaque fois qu’une génération de systèmes d’acquisition de données est remplacée, trois éléments sont compromis simultanément : la comparabilité des données, la formation du personnel chargé de les exploiter et les pièces de rechange dont vous disposez pour ces systèmes.

La situation en matière de sécurité ajoute un quatrième élément. Lorsque le tissu industriel doit être performant en temps de crise et pas seulement en temps de paix, l’origine d’une chaîne de mesure devient une question liée à la chaîne d’approvisionnement, et non plus uniquement une question technique.

Les questions à poser avant de définir vos spécifications

Le module que vous installez aujourd’hui sera-t-il toujours disponible dans dix ans ? Le logiciel nécessite-t-il un abonnement pour continuer à fonctionner ? La prochaine génération est-elle compatible avec la précédente, ou crée-t-elle un nouvel ensemble de données ?

La série Q.series X s’articule autour de ces questions : des générations de produits compatibles en amont, des logiciels sans abonnement, ainsi qu’une assistance et un étalonnage à vie. Les mêmes performances de mesure sont disponibles sur les formats bloxx, brixx et raxx ; ainsi, un module peut passer d’un banc d’essai à une installation permanente sans que les données qu’il produit ne changent. Le développement et la fabrication sont assurés en Europe.

2. Les données issues des essais cliniques constituent le point de référence pour tout ce qui suit

Les essais en mer permettent de déterminer l’état de référence d’un navire. La maintenance conditionnelle permet de mesurer dans quelle mesure le navire s’est écarté de cet état. Si l’équipement d’essai et l’installation de surveillance constituent deux chaînes de mesure distinctes, la comparaison entre celles-ci relève de l’interprétation.

La réglementation civile l’a formellement établi. Les lignes directrices révisées de l’Organisation maritime internationale relatives au bruit rayonné sous-marin (URN), en vigueur depuis octobre 2023 et modifiées en 2024, mentionnent explicitement la définition d’une valeur de référence pour l’URN comme une étape de planification. Une autorité de régulation a inscrit dans une directive ce que les ingénieurs chargés des essais navals ont toujours su : sans référence, les données ultérieures ne peuvent servir de base de comparaison.

Une chaîne, deux phases

Lors des essais, vous installez un grand nombre d’équipements de mesure à titre temporaire : des centaines de points de mesure, quelques jours en mer, puis tout est démonté. En service, une partie de ces équipements reste à bord pendant des années. Si les deux phases s’appuient sur la même famille de modules, l’installation permanente correspond au banc d’essai dont on a retiré certains canaux — à condition que les capteurs qui restent soient montés et étalonnés selon la même procédure que ceux qui sont retirés. Un seul régime d’étalonnage. Une seule formation. Cela revêt une importance particulière lorsque les équipages et les programmes de formation doivent s’adapter simultanément à de nouvelles unités.

Ces points comprennent des jauges de contrainte placées sur la poutre de la coque et les fondations, en configuration « pont complet », « demi-pont » et « quart de pont », avec une Excitation en courant continu ou à fréquence porteuse sur le même module. La manière dont le pont est câblé détermine la valeur des données plusieurs années plus tard.

La valeur de référence enregistrée au cours de ces journées reste la référence pour toutes les mesures effectuées par la suite. Cela n’est valable que s’il s’agit de la même chaîne, et non d’une chaîne comparable — sinon, la comparaison entre les deux phases relève de l’interprétation.

3. Mesurer sur un navire, ce n’est pas la même chose que mesurer dans un hall

Sur un banc d’essai, vous faites passer deux cents câbles dans une armoire. Sur un navire, chacun de ces câbles traverse une cloison, et chaque passage constitue un élément de certification ainsi qu’une brèche dans l’étanchéité. C’est cette raison-là, et non le nombre de canaux, qui explique pourquoi l’acquisition distribuée s’impose en mer : vous placez les modules à proximité des capteurs et transmettez des données à travers la cloison au lieu de signaux analogiques.

La différence concrète se manifeste le jour de l’installation. Une configuration distribuée implique un module dans le tunnel d’arbre, un autre dans la salle des machines et un troisième au niveau du mât, chacun situé à quelques mètres de ses capteurs, reliés en série sur une seule ligne de bus qui va de module en module avant de revenir au contrôleur, plutôt que sous la forme d’un faisceau de câbles de capteurs. Des longueurs de câbles analogiques réduites impliquent également une moindre exposition à l’environnement électromagnétique d’un navire de guerre, qui n’est pas un endroit calme. Et une fois les essais terminés, ce que l’on retire du navire, c’est une poignée de modules et un seul câble, et non un faisceau de câbles.

Répartis, mais sur une seule ligne du temps

Les bruits de structure au niveau de l’arbre d’hélice et la réponse de la coque à 80 mètres de distance n’ont de sens que sur un même axe temporel. La série Q.series X assure la synchronisation des modules distribués avec une gigue maximale inférieure à 100 ns, avec jusqu’à 64 modules d’E/S par contrôleur. Chaque canal du navire, quel que soit le module dans lequel il se trouve, porte le même horodatage.

L’exécution se poursuit lorsque le réseau ne fonctionne pas

Un essai en mer n’est pas une opération bon marché. Quatre jours en mer, les aléas météorologiques et un navire qui doit reprendre du service. Le contrôleur Q.station X fonctionne sous Linux en temps réel (RT-Linux) sans PC, avec jusqu’à 20 enregistreurs indépendants qui écrivent dans un tampon circulaire avec sélection automatique du support de stockage. En cas de panne de l’ordinateur portable ou du réseau, l’enregistrement se poursuit, et les données sont conservées sur le contrôleur jusqu’au rétablissement de la connexion.

4. L’électrification et la signature posent toutes deux un problème de mesure

Deux des domaines les plus dynamiques de l’ingénierie navale semblent n’avoir aucun lien entre eux. Or, ce n’est pas le cas.

Les systèmes d’alimentation LVDC et les systèmes de batteries évolutifs destinés aux navires de combat permettent d’introduire la haute tension dans des espaces autrefois réservés au diesel. La navigation civile s’appuie sur le cadre « Net-Zero » de l’OMI — approuvé en avril 2025, dont l’adoption officielle est prévue pour octobre 2026. L’électrification navale repose sur des motivations différentes, notamment la signature et l’endurance, mais la tâche de mesure reste la même : la coexistence de la haute tension et de signaux de l’ordre du millivolt provenant de jauges de contrainte et d’accéléromètres, au cours d’un même essai.

La série Q.series X intègre les deux fonctions dans une seule architecture avec une isolation de 1 500 V. Une seule chaîne de mesure, et non deux qu’il faudrait aligner par la suite.

L’énergie électrique et mécanique réunies dans un seul appareil

Le rendement de propulsion est un rapport : puissance électrique d’entrée, puissance mécanique de sortie. La qualité de ce rapport dépend entièrement de la synchronisation entre ces deux mesures. L’analyseur de puissance de la série GPA mesure les deux grandeurs dans un seul appareil : la tension et le courant jusqu’à 4 MHz par canal pour la puissance, le rendement et les harmoniques, avec le couple et la vitesse synchronisés sur la même horloge. Aucun instrument supplémentaire n’est nécessaire, et aucun alignement des deux bases de temps n’est requis après le test.

Signature est une méthode de mesure des vibrations

Le contrôle actif des vibrations établit clairement le lien : la réduction des vibrations structurelles se traduit par une discrétion accrue. La signature vibroacoustique est mesurée sous forme de bruit et de vibrations transmis par la structure, puis mise en corrélation avec les paramètres de fonctionnement qui en sont à l’origine : vitesse de l’arbre, charge, flux de puissance. Cette corrélation ne fonctionne que lorsque les canaux électriques, mécaniques et acoustiques s’inscrivent sur une même chronologie. Il s’agit là de la même exigence que celle imposée par l’électrification.

Les mesures du bruit de structure et de la réponse de la coque s’effectuent sur le même contrôleur que les canaux de déformation et de puissance. Le Q.bloxx X A111 offre quatre canaux d’entrée analogiques isolés galvaniquement pour les capteurs IEPE et les signaux de tension ; le Q.bloxx X A107 4M1 prend en charge les capteurs MEMS. La mesure des vibrations permet de diagnostiquer les problèmes potentiels, de prévoir les défaillances des machines et de garantir l’intégrité structurelle — sur un navire, ces trois aspects concernent la même coque et se produisent simultanément.

5. Les données ne quittent pas le navire

Depuis juillet 2024, les exigences unifiées E26 et E27 de l’Association internationale des sociétés de classification (IACS UR E26/E27) s’appliquent aux navires commerciaux dont la construction a fait l’objet d’un contrat. L’exigence E27 porte sur les systèmes et équipements embarqués, y compris ceux installés par des fournisseurs tiers. Les programmes navals sont plus stricts : les données d’essai relatives à un navire de guerre sont classifiées dès le premier échantillon.

De leur côté, les projets navals répondent à ces enjeux en mettant en place une infrastructure de données autonome à bord, une connectivité sécurisée et une informatique de périphérie (Edge computing) pour les systèmes existants comme pour les nouveaux, ainsi qu’une cybersécurité intégrée dès le début d’un programme plutôt que rajoutée à la fin. Ce qu’ils attendent d’un fournisseur de solutions de mesure se résume à trois questions.

La reconnaissance des types de dommages basée sur l’IA, vers laquelle s’oriente la maintenance navale, nécessite des données prêtes à être analysées, accompagnées de métadonnées et d’une traçabilité — et non des flux de données brutes triées a posteriori. La gamme Q.series X réduit le volume des données en périphérie et les fournit avec le contexte dont un modèle a besoin.

Depuis la version 1.19 de GI.bench, ce modèle peut s’intégrer dans la boucle de mesure grâce à un accès complet au protocole MCP (Model Context Protocol). Le MCP est une interface, et non un service cloud : un modèle hébergé au sein de votre propre réseau permet de maintenir l’intégralité de la boucle à l’intérieur de votre périmètre. Les modèles de détection d’anomalies s’exécutent directement sur le matériel lui-même — sur Q.station et sur Q.core, l’unité de traitement intégrée.

Trois questions à poser concernant tout système de mesure

Où sont stockées les données ? Sous quelle juridiction relève l’opérateur ? Le test se poursuit-il en cas de coupure de la connexion au cloud ?

Pour la série Q.series X, les réponses sont : sur votre réseau, le vôtre, et oui. L’ensemble de la chaîne de mesure fonctionne en local. Aucun accès au cloud n’est requis, aucun abonnement ne nécessite de connexion à un serveur central, et le contrôleur ne dépend pas d’un PC pour poursuivre l’acquisition des données. L’assistance et l’étalonnage s’inscrivent dans le cadre d’une relation de service, et non d’une connexion réseau. Ce que vous faites avec les données — analyse dans GI.bench, intégration via OPC UA, DDS, iDDS, CAN, EtherCAT ou PROFINET, ou via une API dans votre propre environnement de test — reste dans les limites que vous définissez.

Ce que ces cinq personnes ont en commun

Un navire est un « système de systèmes », et c’est également le cadre de référence. Le cycle de vie, la référence, la distribution, les signaux mixtes et la souveraineté des données constituent les cinq facettes d’une même exigence : une chaîne de mesure qui produit des données comparables sur plusieurs décennies, à bord d’un navire, dans les conditions définies par ce dernier.

Ainsi, la question qui se pose au moment de la définition des spécifications n’est pas de savoir quel système offre les meilleures mesures aujourd’hui, mais lequel continuera à mesurer de la même manière dans dix ans.

Si l’un de ces cinq domaines figure parmi vos priorités — essais structurels, technologie des plates-formes, propulsion, systèmes électriques, intégration des systèmes ou surveillance à long terme —, indiquez-nous de quel domaine il s’agit et en quoi votre chaîne de mesure y contribue : sur le banc d’essai, en mer et au cours des années qui s’écoulent entre ces deux étapes.

📍 Où nous retrouver

Nous abordons ces défis en personne lors de conférences et d’ateliers organisés tout au long de l’année — parmi lesquels le 28e atelier DWT Marine à Linstow, du 28 au 30 septembre 2026, où vous pourrez prendre rendez-vous avec un expert en mesures, ainsi que le symposium sur les gros moteurs de Rostock, les 13 et 14 octobre 2026, où les carburants du futur, les nouveaux concepts de moteurs et la modernisation seront à l’ordre du jour. Toutes les dates et tous les lieux figurent dans notre calendrier des événements.