La Simulation Prescriptive de Sécurisation : Application à la Gestion des Infrastructures Critiques

Abstract

ملخص ظهور عدد كبير من نقاط الضعف وزيادة الترابط بين الأنشطة الاقتصادية والاجتماعية وضعت الشبكات الحيوية في وضع دقيق للغاية. هذه الشبكات تمثل البنى التحتية الح ساسة حيث أ ن سلامة وأمن كل واحدة منهن يعتمد على الاخريات. كلما كانت هذه البنى أكثر ترابطا، كلما أ دى فشل أو تعطل إحداهن إلى عواقب كارثية على جميع البنى المرتبطة بها. من أجل تسيير وحماية هذه البنى التحتية المترابطة والتقليل من هشاشتها، عديد المشاريع والدراسات العلمية تم القيام بها وإنجازها. يهدف بحثنا العلمي هذا أساسا إلى دراسة المشكلة من وقوع انقطاع للكهرباء في البنى التحتية للمستشفيات وتقديم حلول استباقية على شكل قرارات تتخذ وتقدم إلى الجهات المعنية في الإدارة والتدخل في مثل هذه الحالات الحرجة. لهذا، اقترحنا نظام مساعد لإدارة الطوارئ الذي تمت نمذجته من خلال خلق سيناريوهات محاكاة توجيهية وقابلة للتكيف. ونفذنا هذا النظام من خلال إنشاء تطبيق ويب يعمل على الأجهزة المحمولة. هذا الأخير، يسمح من خلال الفوائد التي يمكن أن يقدمها، من تسهيل مهام المصالح المعنية، وتحسين نوعية الاتصالات للتقليص من الوقت اللازم للإخلاء، وبالتالي الحد من نطاق الضرر الحاصل. الكلمات المفتاحية حماية البنى التحتية، مشكل الترابط، تعطل الشبكة الكهربائية، البنية الاستشفائية، نظام داعم للتسيير، سيناريوهات توجيهية، المحاكاة، تطبيق إلكتروني محمول. Abstract The emergence of a large number of vulnerabilities and the growing interdependence of economic and social activities put vital networks in a particularly delicate situation. These networks constitute the critical infrastructures of which the safety and the security of one of them depends on the others. Being more and more interdependent, their failure can have catastrophic consequences on the whole. In order to manage and protect these infrastructures and reduce their vulnerabilities, several works to protect them have developed. The main objective of our research aims to study the problem of the occurrence of an electrical failure in the hospital infrastructures and to provide anticipatory solutions as decisions to be taken and submitted to the stakeholders involved in the management and intervention in such critical situations. To this end, a system to assist emergency management was first proposed and modeled by the creation of prescriptive and adaptive simulation scenarios. This system was then realized via a web-mobile application. The latter, thanks to the advantages that offers, facilitates the tasks of the stakeholders, improves the quality of the communications, reduces the time required for evacuation and, therefore, limits the scope of the damage. Keywords Critical infrastructure security, interdependency problem, power grid failure, hospital infrastructure, management support system, prescriptive scenarios, simulation, web-mobile application. Résumé L’apparition d’un grand nombre de vulnérabilités et l’interdépendance croissante des activités économiques et sociales ont placés les réseaux vitaux dans une situation notamment délicate. Ces réseaux constituent les infrastructures critiques dont la sureté et la sécurité de chacune d’entre elles dépend des autres. Etant de plus en plus interdépendantes, leur mise en défaut peut avoir des conséquences catastrophiques sur l’ensemble. Afin de gérer et sécuriser ces infrastructures et diminuer leurs vulnérabilités, plusieurs travaux visant à les protéger se sont développés. Les travaux de cette thèse visent à étudier la problématique de la survenue d’une défaillance électrique au sein des infrastructures hospitalières et à fournir des solutions anticipatives sous forme de décisions à prendre et à soumettre aux parties prenantes concernées par la gestion et l’intervention dans telles situations critiques. Pour cela, un système d’aide à la gestion des interventions d’urgence a été d’abord proposé et modélisé par la création de scénarios prescriptifs et adaptatifs de simulation. Ce système a été ensuite réalisé via une application web-mobile. Cette dernière, a permis grâce aux avantages qu’elle peut offrir, de faciliter les taches des intervenants, d’améliorer la qualité des communications, de réduire le temps nécessaire pour l’évacuation et par conséquent de limiter la portée des dégâts.

ملخص ظهور عدد كبير من نقاط الضعف وزيادة الترابط بين الأنشطة الاقتصادية والاجتماعية وضعت الشبكات الحيوية في وضع دقيق للغاية. هذه الشبكات تمثل البنى التحتية الح ساسة حيث أ ن سلامة وأمن كل واحدة منهن يعتمد على الاخريات. كلما كانت هذه البنى أكثر ترابطا، كلما أ دى فشل أو تعطل إحداهن إلى عواقب كارثية على جميع البنى المرتبطة بها. من أجل تسيير وحماية هذه البنى التحتية المترابطة والتقليل من هشاشتها، عديد المشاريع والدراسات العلمية تم القيام بها وإنجازها. يهدف بحثنا العلمي هذا أساسا إلى دراسة المشكلة من وقوع انقطاع للكهرباء في البنى التحتية للمستشفيات وتقديم حلول استباقية على شكل قرارات تتخذ وتقدم إلى الجهات المعنية في الإدارة والتدخل في مثل هذه الحالات الحرجة. لهذا، اقترحنا نظام مساعد لإدارة الطوارئ الذي تمت نمذجته من خلال خلق سيناريوهات محاكاة توجيهية وقابلة للتكيف. ونفذنا هذا النظام من خلال إنشاء تطبيق ويب يعمل على الأجهزة المحمولة. هذا الأخير، يسمح من خلال الفوائد التي يمكن أن يقدمها، من تسهيل مهام المصالح المعنية، وتحسين نوعية الاتصالات للتقليص من الوقت اللازم للإخلاء، وبالتالي الحد من نطاق الضرر الحاصل. الكلمات المفتاحية حماية البنى التحتية، مشكل الترابط، تعطل الشبكة الكهربائية، البنية الاستشفائية، نظام داعم للتسيير، سيناريوهات توجيهية، المحاكاة، تطبيق إلكتروني محمول. Abstract The emergence of a large number of vulnerabilities and the growing interdependence of economic and social activities put vital networks in a particularly delicate situation. These networks constitute the critical infrastructures of which the safety and the security of one of them depends on the others. Being more and more interdependent, their failure can have catastrophic consequences on the whole. In order to manage and protect these infrastructures and reduce their vulnerabilities, several works to protect them have developed. The main objective of our research aims to study the problem of the occurrence of an electrical failure in the hospital infrastructures and to provide anticipatory solutions as decisions to be taken and submitted to the stakeholders involved in the management and intervention in such critical situations. To this end, a system to assist emergency management was first proposed and modeled by the creation of prescriptive and adaptive simulation scenarios. This system was then realized via a web-mobile application. The latter, thanks to the advantages that offers, facilitates the tasks of the stakeholders, improves the quality of the communications, reduces the time required for evacuation and, therefore, limits the scope of the damage. Keywords Critical infrastructure security, interdependency problem, power grid failure, hospital infrastructure, management support system, prescriptive scenarios, simulation, web-mobile application. Résumé L’apparition d’un grand nombre de vulnérabilités et l’interdépendance croissante des activités économiques et sociales ont placés les réseaux vitaux dans une situation notamment délicate. Ces réseaux constituent les infrastructures critiques dont la sureté et la sécurité de chacune d’entre elles dépend des autres. Etant de plus en plus interdépendantes, leur mise en défaut peut avoir des conséquences catastrophiques sur l’ensemble. Afin de gérer et sécuriser ces infrastructures et diminuer leurs vulnérabilités, plusieurs travaux visant à les protéger se sont développés. Les travaux de cette thèse visent à étudier la problématique de la survenue d’une défaillance électrique au sein des infrastructures hospitalières et à fournir des solutions anticipatives sous forme de décisions à prendre et à soumettre aux parties prenantes concernées par la gestion et l’intervention dans telles situations critiques. Pour cela, un système d’aide à la gestion des interventions d’urgence a été d’abord proposé et modélisé par la création de scénarios prescriptifs et adaptatifs de simulation. Ce système a été ensuite réalisé via une application web-mobile. Cette dernière, a permis grâce aux avantages qu’elle peut offrir, de faciliter les taches des intervenants, d’améliorer la qualité des communications, de réduire le temps nécessaire pour l’évacuation et par conséquent de limiter la portée des dégâts.