Model for characterizing the risks of extreme and rare vents in asset management

Introduction à la méthodologie

Ce chapitre présente la méthodologie de recherche et définit la structure des prochains chapitres de la thèse. Son développement se base sui les questions, but et objectifs de recherche.
Elle VIse à développer de manière originale les éléments constitutifs de la méthodologie et du modèle global de prise de décision en GDA en passant par les étapes principales suivantes: élaborer un modèle intégral de la gestion des actifs en tenant compte de la complexité de l’environnement opérationnel et d’ affaires et des risques; effectuer des analyses approfondies pour identifier les parties constitutives et leurs relations au sein du modèle intégral; déterminer les niveaux de complexité et les types d’incertitude des éléments constitutifs du modèle; identifier et caractériser événements extrêmes et rares pouvant affecter la performance du processus de la GDA; définir des principes pour atteindre la robustesse, la résilience et la flexibilité de l’organisation en GDA; élaborer un modèle intégral de prise de décision en gestion des actifs.
La recherche fournira un cadre de référence amélioré pour des stratégies de la GDA optimales. Le processus global de prise de décision en tenant compte des risques en GDA doit également intégrer les intrants de l’orientation stratégique d’une organisation, les incertitudes associées (aléatoires et épistérniques) et les contraintes liées à la gestion globale du risque. En outre, le modèle devrait intégrer intrinsèquement un processus d’amélioration continue basé sur divers retours d’expérience interne et externe pertinents au cours du cycle de vie de l’organisation et des actifs (par exemple, audits internes et externes et/ou expérience d’exploitation).
La recherche actuelle n’a pas l’intention de développer tous les sous-modèles en GDA étant donné que certains d’entre eux sont déjà partiellement ou entièrement disponibles ou peuvent être développés et améliorés dans de futurs travaux de recherche.
Le travail portera principalement sur la gestion des actifs physiques. Dans le même temps, il considérera également d’autres types d’actifs (financiers, humains, information, autres) lorsqu’ ils ont un impact sur la gestion optimisée des actifs physiques et pour assurer une cohérence globale de la GDA.
La thèse est constituée sept chapitres. Les trois chapitres suivants présentent les articles de revues avec comité de lecture qui sont directement liés au sujet de cette recherche. En effet, quatre catégories d’ articles ont été produites durant les travaux de recherche. Elles sont présentées à la figure 3.1.
Les articles de la catégorie 1 (articles directement liés au sujet de la recherche et publiés dans des revues avec comité de lecture) représentent le résultat principal du développement de la méthodologie et de son application.
Les articles de la catégorie 2 (articles directement liés au sujet de la recherche et publiés dans des conférences internationales avec un comité de lecture) ont précédé les articles correspondants de la catégorie 1 et montrent une phase essentielle du développement de la méthodologie de recherche. Les études de cas des articles des catégories 1 et 2 sont réalisées en industrie minière, nucléaire ainsi qu’une utilité électrique d’envergure (Hydro-Québec). Ce fait démontre l’ universalité de la méthodologie développée et son potentiel de l’application dans diverses industries (figure 3.2).
Les articles de la catégorie 3 et 4 représentent du développement et des applications spécifiques d’un des éléments constitutifs du modèle intégral de la gestion des actifs: a) la méthodologie améliorée de la prise de décision dans le contexte particulier des énergies renouvelables, b) l’impact de la complexité sur la gestion des actifs en industrie minière (travail exploratoire) et c) l’analyse des risques systémiques et organisationnels en santé et sécurité au travail (SST) en industrie minière en tenant compte de la complexité (figure 3.2). Ce développement est parfois réalisé dans le cadre d’un autre projet de recherche mais en lien avec les recherches dans la présente tMse.
L’indication des articles des catégories 2, 3 et 4 sert à illustrer l’envergure des travaux de recherche réalisés. Les résultats de ces travaux ont permis de démontrer le potentiel d’application de la méthodologie intégrale en GDA dans différentes disciplines ou industries.

Structure et contribution scientifique des articles

Les trois prochains chapitres détaillent les résultats de la recherche présentés dans les trois articles de la catégorie 1 (tableau 3.1). Cette structure de la présentation des articles est réalisée dans le but de clarifier le lien et la continuité de ces travaux. La revue des articles expose les résultats de la recherche incluant la démarche méthodologique y étant utilisée.
En général, la thèse propose un changement majeur de la manière d’analyser et de modéliser le processus de la gestion des actifs. Cette recherche contribue à l’ état des connaissances par l’ introduction de la théorie de la complexité en GDA et son processus décisionnel. Elle fait aussi la démonstration de l’ importance d’y inclure les risques des événements extrêmes, disruptifs et rares à cause de l’environnement opérationnel et d’ affaires complexe qui est susceptible de créer de tels événements.
Ce fait implique que les méthodes traditionnelles d’analyse et de modélisation ont atteint leurs limites d’efficacité et de capacité de représenter adéquatement le processus de la gestion des actifs. Il devient clair que celui-ci ne peut être strictement contrôlé et des approches améliorées doivent être conçues pour assurer son efficience dans le contexte de la complexité. Naturellement, le travail de recherche . ne vise pas à remplacer entièrement les méthodes traditionnelles. Il propose d’utiliser des méthodes et concepts novateurs basés sur la théorie de complexité pour complémenter ceux traditionnels. Par conséquent, ils aideront à améliorer la compréhension des éléments constitutifs de la GDA, leurs caractéristiques et leur comportement et finalement, l’élaboration des modèles plus réalistes. La description ci-dessous présente l’évolution du développement de la méthodologie à travers trois articles de la catégorie 1 (tableau 3.1) et les contributions scientifiques de la recherche. La figure 3.3 présente le processus du développement de la méthodologie à travers trois articles principaux.
Article 2. Amélioration du modèle intégral de la GDA et l’introduction des risques des événements extrêmes et rares en GDA Komljenovic, D., Gaha, M., Abdul-Nour, G., Langheit, c., & Bourgeois, M. (2016). Risks of extreme and rare events in asset management. Safety Science, 88, 129-145.
Le travail de recherche améliore le modèle initial. Il identifie et caractérise les facteurs d’influence critiques en GDA. L’ article démontre à nouveau que la GDA est un système complexe adaptatif. Il développe spécifiquement pour la GDA le concept de la prise de décision en tenant compte des risques (RIDM). Le modèle amélioré intègre sept sous-modèles spécifiques et identifie les types d’ incertitudes dominants dans chacun (aléatoire ou épistémique). Il identifie aussi les types de connections et liens entre les sous-modèles ainsi que leurs caractéristiques et leur niveau de complexité. L’approche pour caractériser les risques des événements extrêmes et rares en GDA est aussi élaborée. La recherche a démontré qu’ il n’est pas approprié de calculer les probabilités extrêmement faibles des événements rares à cause des incertitudes et la possibilité de se tromper de plusieurs ordres de grandeur. Dans ce contexte, il est important d’appliquer le concept de robustesse et de résilience pour se protéger contre ce type de risques et assurer la continuité des opérations de l’ entreprise sans détruire sa viabilité économique. Deux études de cas (l ‘ utilité électrique et l’ industrie nucléaire) démontrent l’applicabilité et la validation de la méthodologie développée. L’ article définit aussi les recherches futures d’ intérêt pour approfondir le sujet. L’ensemble des éléments élaborés dans l’article représentent une contribution scientifique.
Article 3. Prise de décision en gestion des actifs en tenant compte des risques et de la complexité – modèle intégral Kornljenovic, D., Abdul-Nour, G., & Boudreau, J.F. (2018). Risk-informed decision-making in asset management as a complex adaptive system of systems. International Journal of Strategie Engineering Asset Management (soumis pour la revue des pairs en janvier 2018).
L’article présente l’étape finale du développement du modèle intégral en gestion des actifs en élaborant une approche novatrice de la prise de décision en tenant compte des risques et de la complexité. La méthodologie développée se base sur les deux articles précédents et introduit la définition et séparation des rôles des analystes, experts et décideurs. La considération du niveau de connaissances des intervenants et son impact sur le résultat final est introduit à la méthodologie comme un facteur important. La délibération dans le processus décisionnel est introduite dans la méthodologie et son importance est démontrée. Le modèle décisionnel intègre aussi les risques d’événements extrêmes et rares dans l’évaluation globale des risques dans la prise de décision en GDA. La méthodologie propose l’introduction du concept degouvernance de système complexe comme moyen de faire face à la complexité en GDA. L’approche développée montre aussi les limites des modèles quantitatifs et du danger de leur utilisation singulière comme base de la prise de décision en GDA.
Les recherches futures sont identifiées pour continuer à améliorer le modèle proposé. Le concept développé représente une contribution scientifique dans le domaine.

Overview of the Complexity Science and Complex Adaptive Systems

A new interdisciplinary field called complexity science has emerged and evolved over last few decades. It seeks to understand, predict, and influence behaviours of complex systems (Chan, 2001; Farmer, 2012; Blouin, 2012; OECD, 2009; Rickards, 2009). In this movement, the Santa Fe Institute was created in the early 1980s aiming at discovering, comprehending, and communicating common fundamental principles in complex physical, computational, biological, and social systems (Santa Fe Institute for Complexity Science, 2015). This discipline deals with issues that traditional science has previously had difficulty addressing, such as non-linearity and discontinuities, self-organization, emergence, as well as aggregated macroscopic patterns rather than causal microscopfc events, probabilistic rather than deterministic outcomes and predictions and changes instead of equilibrium (OECD, 2009)

Table des matières

DÉDICACE 
REMERCIEMENTS 
RÉSUMÉ
ABSTRACT
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES 
LISTE DES ABRÉVIATIONS 
AVANT-PROPOS 
CHAPITRE 1 – INTRODUCTION
1.1 Mise en contexte
1.2 Problématique de la recherche
1.3 Questions, but et objectifs de la recherche
CHAPITRE 2 – REVUE DE LITTÉRA TURE 
2.1 Systèmes complexes et la théorie (science) de la complexité
2.2 Prise de décisions en tenant compte des risques (RIDM)
2.3 Gestion des actifs et processus décisionnel en GDA
2.4 Incertitudes en ingénierie et leur impact
2.5 Prévisions et risques des événements extrêmes et rares
CHAPITRE 3 – MÉTHODOLOGIE DE RECHERCHE 
3.1 Introduction à la méthodologie
3.2 Structure et contribution scientifique des articles
CHAPITRE 4 – ARTICLE 1 
4.1 Introduction
4.2 Overview of the Complexity Science and Complex Adaptive Systems
4.3 Literature review
4.4 Global Model of Strategic Planning and Asset Management in Mining
in the Context of Complexity
4.4.1 Global Model
4.4.2 Modelling Methods
4.5 Discussion
4.5.1 New insights through complexity science
4.5.2 Anticipated benefits
4.5.3 Challenges
4.5.4 Future research
4.6 Conclusion
4.7 References
CHAPITRE 5 – ARTICLE 2 
5.1 Introduction
5.2 Literature review
5.2.1 Asset Management
5.2.2 Extreme and Rare Events
5.2.3 Complex Adaptive Systems and the Complexity Theory
5.3 Model for characterizing the risks of extreme and rare vents in asset management
5.3.1 Global RIDM Model in Asset Management
5.3.2 Model for Assessing Risks of Extreme and Rare Events in Asset Managelnent
5.4 Case Studies
5.4.1 Risks ofExtreme Power Interruptions in the Grid
5.4.1 Refurbishment of the Gentilly-2 Nuclear Power Plant
5.5 Conclusion
5.6 References
CHAPITRE 6 – ARTICLE 3 
6.1 Introduction
6.2 Asset Management in different industries – a literature review
6.3 Risk-Informed Decision-Making Model in Asset Management
6.3.1 Decision-Making in AsM: General Considerations
6.3.2 Decision diamond
6.3.3 Description of the Decision-Making Steps in Asset Management
6.4 Case Study
6.4.1 Step 1: Setting the framework
6.4.2 Step 2: Detailed analyses
6.4.3 Step 3: Deliberations, decision-making, communication, and implementation
6.5 Conclusions
6.6 References
Appendix 6.A
CHAPITRE 7 – CONCLUSIONS
7.1 Discussion générale .
7.2 Contributions scientifiques
7.3 Bénéfices anticipés
7.4 Défis futurs et limites de la méthodologie
7.5 Recherches futures
RÉFÉRENCES 
ANNEXE 1

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