Définition 8 La maintenance est l’ensemble de toutes les actions techniques, administratives
et de management durant le cycle de vie d’un bien, destinées à le maintenir ou à le rétablir
dans un état dans lequel il peut accomplir la fonction requise. (AFNOR, 2001)
Dans cette définition, les termes « maintenir » et « rétablir » introduisent les deux grands
aspects de la maintenance. Pour le premier, la notion de prévention est sous-entendue sur
une entité supposée encore en fonctionnement. Pour le second, nous assimilons le verbe
« rétablir » à une notion de correction sur une entité qui n’est plus en mesure d’accomplir
convenablement sa fonction. En s’appuyant sur cette définition, cette partie a pour objectif
de présenter les notions générales liées à la maintenance. Nous nous focalisons en premier
lieu sur les différents types de maintenance et les moyens d’actions associés avant de se
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3.1.1 Types de maintenance
Pour classifier les différents types de maintenance, deux grandes catégories composées
elles-mêmes de sous-catégories se distinguent (cf. figure 3.1): la maintenance corrective et
la maintenance préventive (Castanier, 2002) (Rausand & Høyland, 2004).
Figure 3.1: Les différents types de maintenance
Définition 9 La maintenance corrective est la maintenance exécutée après détection d’une
panne et destinée à remettre un bien dans un état dans lequel il peut accomplir une fonction
requise (AFNOR, 2001).
La maintenance corrective est souvent qualifiée de maintenance passive car c’est la panne
de l’entité qui entraine l’action de maintenance. Nous nous retrouvons donc dans une
attitude défensive face à une défaillance subie. A l’intérieur de cette catégorie, nous
distinguons les maintenances palliative et curative. La maintenance palliative qualifie des
opérations de dépannages à caractère provisoire permettant à une entité d’accomplir tout
ou une partie de la fonction requise. A l’inverse, la maintenance curative qualifie des
réparations permettant à l’entité de retrouver son état initial. Dans ce manuscrit, la
maintenance palliative ne sera pas étudiée. Nous assimilons la maintenance corrective
uniquement à la maintenance curative.
La maintenance corrective est porteuse de sens lorsque la panne de l’entité n’entraine pas
de conséquences économiques majeures ou quand les contraintes en termes de sécurité
sont faibles.
Maintenance
Corrective Préventive
Palliative Curative Systématique Conditionnelle Prévisionnelle Suite à une défaillance Dépannage provisoire En fonction du temps Suivant un échéancier Suite à une défaillance Réparation définitive En fonction de l’état Suivant un seuil de décision En fonction de l’état Suivant l’évolution des paramètres
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Définition 10 La maintenance préventive est la maintenance exécutée à des intervalles
prédéterminés ou selon des critères prescrits et destinée à réduire la probabilité de
défaillance ou la dégradation du fonctionnement d’un bien (AFNOR, 2001).
Contrairement à la maintenance corrective, elle s’inscrit dans une démarche proactive, en
intervenant sur une entité avant que celle-ci ne soit défaillante. La maintenance préventive
trouve son intérêt:
- soit pour des raisons de sécurité quand les conséquences de la panne sont jugées
inacceptables,
- soit pour des raisons économiques quand la maintenance préventive est beaucoup
plus rentable que l’attente passive de la défaillance,
- soit pour des raisons pratiques qui imposent d’effectuer la maintenance à des
moments précis.
La maintenance préventive se divise en trois sous-groupes : maintenance systématique,
maintenance conditionnelle et maintenance prévisionnelle.
Définition 11 La maintenance systématique est la maintenance préventive exécutée à des
intervalles de temps préétablis ou selon un nombre défini d'unités d'usage mais sans contrôle
préalable de l'état du bien. (AFNOR, 2001).
Avec cette politique de maintenance, les opérations sont effectuées sur la base d’un
échéancier déterminé à priori. Les périodes entre deux interventions sont spécifiées, soit par
un intervalle de temps, soit par des cycles de fonctionnement. L’objectif consiste
uniquement à déterminer au mieux la périodicité des interventions pour optimiser le/les
critères préétablis. Ce type de maintenance, très simple à mettre en place, trouve son
intérêt quand la surveillance de l’entité est impossible ou quand celle-ci engendre des coûts
supérieurs aux gains espérés.
Définition 12 La maintenance conditionnelle correspond à la maintenance préventive basée
sur une surveillance du fonctionnement du bien et/ou des paramètres significatifs de ce
fonctionnement intégrant les actions qui en découlent (AFNOR, 2001).
Cette politique de maintenance est subordonnée à l’apparition de certains paramètres
révélateurs de la détérioration ou de la baisse de performance de l’entité considérée. Les
données recueillies ou mesurées sont comparées à un seuil prédéterminé, appelé également
seuil de décision. Le franchissement de ce seuil fonctionne comme une alerte qui déclenche
une intervention de maintenance.
Définition 13 La maintenance prévisionnelle est une maintenance conditionnelle exécutée en
suivant les prévisions extrapolées de l'analyse et de l'évaluation de paramètres significatifs
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Précisions que cette maintenance prévisionnelle intègre également les conditions
d’utilisations et l’environnement futurs du système. Contrairement à la maintenance
conditionnelle, elle associe une prévision sur les indicateurs de santé pour la prise de
décision de maintenance. Pour envisager la mise en place de cette maintenance
prévisionnelle, il est nécessaire de maîtriser en détails le comportement de l’entité
concernée. L’utilisation de cette connaissance permet d’anticiper et de prévoir au mieux le
moment où l’intervention doit être exécutée.
Notons que la maintenance conditionnelle (ou prévisionnelle) nécessite souvent plus
d’investissements que les autres formes de maintenance. Cette augmentation du coût
s’explique principalement par les technologies de surveillance utilisées (capteurs,
instrumentation, logiciels …). Dans ce cadre, l’enjeu de la modélisation est de réaliser une
analyse coût/bénéfice pour évaluer si la mise en place de ce type de maintenance est
pertinente pour une entité donnée.
Ces définitions nous donnent une vision globale des différents types de maintenance qui
peuvent s’appliquer à une entité. Cependant, dans la réalité, on emploie généralement une
maintenance mixte qui va combiner maintenance préventive et corrective. L’équilibre
optimal entre préventif et correctif est déterminé grâce à la modélisation de maintenance.
3.1.2 Moyens d’action de la maintenance
Précédemment, nous avons introduit les différents types de maintenance pouvant être
appliqués à une entité. Nous allons, maintenant, nous focaliser sur les moyens d’action de la
maintenance. Pour ce faire, nous allons distinguer les opérations de maintenance
(maintenance parfaite, imparfaite et minimale) et la surveillance (inspections, contrôles, …).
Maintenance parfaite
Nous allons classifier les opérations de maintenance en fonction du niveau de restauration
du système après intervention. Une première classe désigne la maintenance dite parfaite.
Elle définit un remplacement complet ou une réparation totale de l’entité lui permettant de
retrouver un état aussi bon que neuf (« As Good As New – AGAN »). Nous supposons ainsi
que l’entité revient à son état initial à la suite de chaque intervention. Cette opération de
maintenance peut aussi bien correspondre à la maintenance préventive ou corrective. Cette
hypothèse a été largement utilisée dans la littérature (Huynh, 2011) (Newby & Dagg, 2004).
Elle simplifie considérablement la modélisation de la maintenance et l’évaluation des
performances.
Maintenance minimale
Une seconde classe désigne la maintenance (ou la réparation) dite minimale (Barlow &
Proschan, 1996). Cette forme d’opération curative permet de rendre à l’entité uniquement
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fonctionnement similaire à avant la panne. L’état de l’entité après intervention est supposé
aussi mauvais que vieux (« As Bad As Old – ABAO »). Ce type de réparation, associé
généralement à la maintenance corrective, permet à l’entité de conclure sa mission en
réduisant au maximum le temps d’intervention. Une synthèse des travaux sur la réparation
minimale est disponible dans (Ouali et al., 2011).
Maintenance imparfaite
Enfin, la maintenance imparfaite représente le cas intermédiaire entre la maintenance
parfaite et la maintenance minimale. Cette maintenance vise à améliorer l’état de l’entité en
réduisant par exemple son niveau de dégradation mais sans la remettre à l’état neuf. Ce
type d’intervention est adéquat, par exemple, pour une entité utilisée sur une durée limitée.
Dans ce cas, la maintenance imparfaite peut assurer la disponibilité du système sur la durée
restante à moindre coût (Nicolai et al., 2009) (Wang H. , 2002).
Comme nous l’avons mentionné dans le chapitre précédent, seuls les systèmes
multi-composants constitués de multi-composants élémentaires non réparables sont considérés. Pour
ces systèmes, seuls les remplacements sont autorisés. Nous supposons donc que les
opérations de maintenance effectuées sur un composant élémentaire lui permettent de
retrouver son état initial de fonctionnement.
Surveillance
Les opérations de surveillance visent, quant à elles, à informer sur l’état de santé de l’entité
et sur ses conditions d’utilisation. Elles sont principalement utilisées dans le cadre d’une
politique de maintenance préventive conditionnelle ou prévisionnelle. Suivant la qualité de
l’information disponible, l’état de fonctionnement et les conditions d’utilisation sont alors
connus parfaitement ou partiellement. Les liens existants entre la maintenance et les
informations de surveillance sont détaillés dans la partie suivante.
3.1.3 Evaluation et optimisation des performances
Pour optimiser la maintenance d’une entité donnée, il est primordial de pouvoir évaluer les
performances des différentes politiques qui lui sont appliquées. Cette évaluation permet de
définir la politique optimale en fonction d’un critère fixé. Notons qu’une multitude de
critères existe pour comparer les politiques de maintenance entre elles. Dans la littérature,
on distingue généralement trois critères principaux (Huynh, 2011): le critère économique, le
critère de disponibilité et le critère de sécurité.
Dans les industries à risques, comme l’aéronautique ou le nucléaire, un dysfonctionnement
peut avoir des conséquences catastrophiques. Les politiques de maintenance que l’on
applique sur ces entités, soumises à des normes et à des réglementations drastiques, visent
avant tout à éviter que ces défaillances se produisent. Dans ce cadre, la sécurité sera bien
évidement le critère retenu.
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Cependant, hormis ces industries très spécifiques, l’optimisation de la politique de
maintenance s’appuie majoritairement sur un critère de coût (Bouvard et al., 2011) (Khoury,
2012). Cette notion de coût est rappelée dans l’introduction de la norme AFNOR (AFNOR,
2001) en précisant que « bien maintenir, c’est assurer ces opérations au coût optimal ». Il
s’agit donc de trouver l’équilibre entre maintenances préventive et corrective pour
maximiser les effets positifs de la maintenance, tout en minimisant le coût global (cf. figure
3.2). Celui-ci inclut les coûts directs inhérents aux activités de maintenance (inspections,
remplacements, logistique, etc.) et les coûts indirects entrainés par leurs conséquences
(surmaintenance, indisponibilité, remorquage, perte de cargaison, etc.). Cette définition du
coût global de maintenance permet d’intégrer les problématiques de disponibilité dans la
prise de décision. Dans la réalité, il est parfois difficile de quantifier les coûts liés à la
disponibilité de l’entité. Dans ce cas, un critère basé uniquement sur la disponibilité peut
être considéré dans certains travaux (Liao et al., 2006).
Figure 3.2: Equilibre entre maintenance préventive et maintenance corrective
D’une manière générale, l’évaluation du critère de coût sera fortement liée à l’horizon de
temps considéré qui pourra être fini ou infini. Si l’horizon d’optimisation est supposé infini,
le coût moyen asymptotique est le plus souvent utilisé pour évaluer les performances des
politiques de maintenance. Ce critère, assez simple à calculer, est défini comme étant
l’espérance du coût de maintenance par unité de temps. Soit 𝐶(𝑡) le coût global de la
maintenance sur une durée 𝑡, le coût moyen asymptotique 𝐶
∞est donné par:
𝐶
∞= lim
𝑡→∞