Contribution de la thèse

sont utilisées uniquement pour optimiser la décision de maintenance. La maintenance n’est

pas intégrée dans le cycle de vie du système et aucun retour sur la conception du véhicule

n’est envisagé.

1.5 Contribution de la thèse

Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre d’une collaboration entre le groupe AB Volvo

et les laboratoires GIPSA-lab de l’université de Grenoble, CRIStAL (ex LAGIS) de l’université

Lille 1 et LM2S de l’université de technologie de Troyes. Le but de cette collaboration est de

répondre aux problématiques de maintenance spécifiées par l’industriel en proposant des

contributions académiques novatrices.

Cette partie précise, dans un premier temps, les objectifs industriels à suivre. Ces objectifs

découlent du cahier des charges spécifié par le groupe AB Volvo et des limites observées

dans le projet MoDe. Dans un deuxième temps, ces problèmes de planification des

opérations de maintenance et de retour sur la conception sont positionnés dans la

littérature existante. Cet état de l’art fait émerger les enjeux méthodologiques de cette

thèse.

1.5.1 Objectifs industriels

La volonté du groupe AB Volvo est de proposer à ses clients une offre de maintenance

personnalisée en fonction de leurs activités et adaptée à leurs contraintes. Cette offre a

vocation à garantir un niveau de disponibilité élevé du véhicule tout en réduisant l’impact de

la maintenance sur le coût d’exploitation.

Ces objectifs nécessitent, premièrement de faire évoluer l’approche « composant » utilisée

dans le projet MoDe vers une approche « système ». On entend ici par système, un

ensemble de composants en interaction capable d’accomplir une fonction spécifique dans le

but de fournir une valeur ajoutée à l’utilisateur. La structure du système doit faire partie

intégrante de la politique de maintenance et des décisions associées. L’application de cette

approche « système » impacte également la façon de regrouper les opérations de

maintenance. Cela signifie que le regroupement ne doit plus être pensé autour des

composants mais autour du système lui-même. C’est le système qui doit être utilisé pour

diriger le regroupement.

Dans un planning de maintenance personnalisé, la politique de maintenance s’adapte

dynamiquement aux conditions réelles d’utilisations de chaque véhicule. Pour se faire, il est

nécessaire de mettre en place des moyens technologiques au niveau des composants pour

avoir accès à des informations de surveillance sur le système. Ces informations prennent la

forme d’indications sur l’état de santé des composants et sur leurs conditions d’utilisations.

De façon évidente, cette instrumentation ne peut pas être mise en place sur l’ensemble des

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un système hétérogène, c’est-à-dire que le niveau d’information disponible est différent

selon les composants. Dans ce contexte, la principale difficulté est d’arriver à utiliser

l’ensemble de ces informations pour adapter le processus de décision de maintenance.

L’offre de maintenance doit également être en mesure de s’adapter aux contraintes du

transport routier. Dans ce secteur, la maintenance préventive est effectuée uniquement

quand le véhicule retourne à l’atelier. En dehors de ces interventions, c’est-à-dire en

mission, la maintenance est presque impossible ou génère des coûts importants

d’immobilisation. Pour pallier ces contraintes, la politique de maintenance doit garantir la

disponibilité et l’autonomie du système sur des périodes d’opérations données. Les

opérations de maintenance doivent donc être effectuées avant ou après ces périodes.

Pour réduire l’impact de la maintenance sur les coûts d’exploitation, l’optimisation de la

politique de maintenance seule ne suffit pas. Il est primordial de mener une réflexion plus

large associant le système et sa maintenance dès la conception. L’idée est de proposer une

méthodologie permettant de guider le concepteur dans ces choix. En s’appuyant sur le

comportement du système et la politique de maintenance qui lui est appliquée, le principe

est d’évaluer différentes options de conception. Investir dans une instrumentation de

surveillance plus performante, travailler sur la fiabilité des composants, mettre en place des

redondances sont autant de solutions de conception envisageables à évaluer.

1.5.2 Enjeux méthodologiques

Pour répondre aux problèmes industriels énoncés précédemment, nous nous intéressons

aux modèles de maintenance développés dans la littérature. Un modèle de maintenance se

compose, par définition, d’un modèle de fiabilité du système et d’une politique de

maintenance. Son but est de reproduire les effets des opérations de maintenance sur l’état

du système. Il fonctionne ainsi comme un outil d’aide à la décision permettant de comparer

les différentes stratégies de maintenance entre elles.

Depuis plusieurs décennies, la modélisation de la maintenance a fait l’objet de nombreux

travaux de recherche comme en attestent les nombreuses publications sur ce sujet (Sheriff

& Smith, 1981) (Valdez-Flores & Feldman., 1989). Cependant, dans leur très grande majorité,

les travaux existants visent à quantifier les effets et les coûts d’une politique de maintenance

sur des systèmes mono-composant. Optimiser ces politiques consiste, le plus souvent, à

définir les meilleurs moments pour réaliser les opérations (ou les inspections) de

maintenance en vue de trouver le meilleur compromis entre maintenances préventive et

corrective (Dekker, 1996). Même si ces modèles peuvent servir de base à des politiques de

maintenance plus complexes, ils ne permettent pas de proposer une solution globale au

problème posé. En effet, l’élaboration d’un modèle de maintenance pour un système

multi-composant ne se résume pas à la simple juxtaposition de modèles élémentaires pour chacun

de ces composants.

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En s’appuyant sur ce constat, des modèles spécifiques ont été développés pour des systèmes

multi-composant (Wang, 2002) (Nicolai & Dekker, 2008) (Cho & Parlar, 1991). Dans la

plupart des cas, ces travaux proposent des politiques de regroupement afin de profiter des

dépendances économiques et de minimiser les coûts de maintenance. Ces politiques se

décomposent en deux grandes catégories : les politiques de regroupement stationnaire et

les politiques de regroupement dynamique.

Les politiques de regroupement stationnaire considèrent que les règles de maintenance sont

statiques au cours du temps. Elles conviennent pour des systèmes qui évoluent dans un

environnement stable avec des caractéristiques de fiabilité supposées connues et fixes pour

l’ensemble des composants. Ces hypothèses simplifient énormément la problématique de

planification des opérations de maintenance. Ces modèles ne sont pas applicables pour des

systèmes qui évoluent dans un contexte dynamique, comme les véhicules industriels.

Plus récemment, des auteurs se sont intéressés à des politiques de regroupement

dynamique (Wildeman, 1996) (Wildeman et al., 1997) (Bouvard, 2010). Celles-ci utilisent

l’information court terme pour optimiser et mettre à jour le planning de maintenance. Cette

remise à jour est basée sur des informations telles que la mesure de détérioration d’un

composant, la variation d’environnement opérationnel ou encore la panne du système. En

conséquence, le planning de maintenance est adapté à l’état réel du véhicule et à ses

conditions d’utilisation.

Cependant, hormis des travaux récents (Vu et al., 2014), ces politiques de regroupement ne

prennent pas en compte la structure du système comme énoncé dans la problématique.

L’autre restriction importante concerne le respect des contraintes de l’utilisateur. Ces

politiques s’appuient principalement sur le concept d’opportunité et de maintenance

opportuniste. Par définition, une opportunité est difficilement prévisible et ne permet pas de

garantir à l’utilisateur l’autonomie de son système sur une période donnée. La sous-partie

précédente évoque également la nécessité de développer une méthodologie permettant de

guider le concepteur dans ces choix. De nombreux auteurs démontrent l’intérêt de penser la

maintenance dès les premières phases du cycle de vie du produit (Markeset & Kumar, 2001).

Néanmoins, très peu de travaux définissent une méthodologie claire et détaillée pour faire

évoluer la conception du système.

Ces différents constats illustrent la nécessité de développer de nouvelles méthodes pour

atteindre les objectifs du groupe AB Volvo. L’idée qui va être défendue dans cette thèse est

de développer une forme originale de regroupement dynamique (Tinga & Janssen, 2013)

basée sur le concept de la Maintenance Free Operating Period (MFOP) (Hockley, 1998).

Cette politique vise à assurer le bon fonctionnement du système multi-composant sur une

succession de périodes spécifiées. A la fin de chaque période, la politique considérée évalue

la nécessité d’une intervention de maintenance pour assurer la prochaine période avec un

niveau de confiance spécifié. Lorsqu’une intervention de maintenance est jugée nécessaire,

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processus de décision intègre à la fois les modèles de fiabilité des composants, la structure

fiabiliste du système et les informations de surveillance disponibles. Un planning de

maintenance personnalisé est ainsi établi en fonction de l’état réel des différents

composants et de leurs conditions d’utilisations. A noter que des politiques basées sur la

MFOP ont été présentées récemment (Long et al., 2009). Cependant, elles ont été

développées pour des systèmes mono-composant sans considérer d’information de

surveillance. Cette thèse envisage donc d’étendre les performances de celles-ci. Enfin, une

méthodologie de conception pour la maintenance est proposée pour évaluer les différentes

propositions de conception. Un facteur d’importance basé sur le coût est proposé dans le

but de diriger les actions de conception.

Dans le document Modélisation et optimisation de la maintenance et de la surveillance des systèmes multi-composants - Applications à la maintenance et à la conception de véhicules industriels (Page 43-46)