Défaillances au sein de réseaux interdépendants : les défis de la mise en place d'un système d'alerte précoce

Le fonctionnement adéquat de nos sociétés repose sur la fourniture d'un certain nombre de ressources au travers des réseaux qui les supportent. Ces ressources sont fournies à la société en général mais également à d'autres réseaux en ayant besoin pour fonctionner. Typiquement, le réseau d'eau nécessite de l'électricité pour alimenter ses pompes, alors que le réseau électrique a besoin d'eau pour le refroidissement de certains équipements de production d'électricité. De telles relations de type client/fournisseur créent des interdépendances entre certains de ces réseaux. Parmi ceux-ci, ceux dont l'interruption de service aurait des conséquences sérieuses sur le fonctionnement de notre société sont catégorisés dans les infrastructures essentielles. La fourniture adéquate de leur ressource est une préoccupation majeure et constante des opérateurs d'infrastructures essentielles. À ce titre, ils estiment devoir être capable de connaître les effets d'une défaillance initiale sur leur propre réseau ainsi que sur ceux avec lesquels il serait interconnecté. Modéliser cette propagation des défaillances dans l'espace et dans le temps, et fournir cette information au sein d'une interface conviviale leur permettrait de disposer d'un préavis utile à la mise en place de mesures de gestion destinées à limiter les conséquences d'une défaillance. Le développement d'un système d'alerte précoce s'inscrit dans cette perspective. Les travaux de recherche présentés dans l'article en annexe ainsi que dans ce mémoire qui en détaille chacun des aspects, ont trait au développement d'un tel système en vue d'une implantation et validation à Montréal, à la fois dans sa définition, son contenu, et dans une maquette d'outil. Or, le développement du système a rencontré un certain nombre de difficultés et n'a pu être mené jusqu'à son terme. En revanche, l'examen de ses difficultés a permis d'approfondir l'analyse de la composition du système, de proposer un certain nombre de pistes permettant de contourner les obstacles rencontrés et de continuer néanmoins à utiliser ce système au travers d'autres applications, jusqu'à ce qu'une nouvelle implantation puisse être tentée.

Abstract

The proper functioning of our societies lies on a certain number of key resources provided through supporting networks. These resources are provided not only to the society in general but also to other networks which use the resources the others produce. Typically, the pumps operating the water network need electricity to work, as well as the electrical network needs water to cool down certain production equipments to maintain a normal operating temperature. Such customer/supplier relationships generate interdependencies between some of these networks. Among them, some are categorized as critical infrastructures, which failure would have debilitating effects on our society. The proper supplying of their resources is a major and permanent concern for critical infrastructure operators. As such, they consider they need to be informed of the consequences of an initial failure on their own network as well as on the ones it is interconnected with. Being able to model such propagation in space and time, and provide this information through a user-friendly interface would give operators a certain period of time within which they could take appropriate measures to mitigate the consequences. An early warning system is to be developed in this perspective. The research presented in the article in annex as well as in this dissertation which details each of its aspects is related to the development of such a system, both in its definition, constitution and as a tool model supposed to be implemented and tested in Montreal. Thus, the development of this system faced several difficulties and could not be brought to fruition. Nevertheless, the investigation of the obstacles led to a better understanding of the constitution of the system, allowed to suggest a certain number of approaches in order to overcome them and yet to keep using the system through various applications, until a new implementation could be considered.