En s’appuyant sur les résultats de l’état de l’art réalisé précédemment, cette partie présente
la méthodologie de conception pour la maintenance élaborée dans cette thèse. Celle-ci vise
à optimiser la conception d’un système multi-composant dans une perspective MFOP afin de
réduire ses coûts d’exploitation. Dans un premier temps, nous détaillons les grandes étapes
de cette méthodologie. Nous nous focalisons ensuite sur les différents outils à notre
disposition pour améliorer la conception du système de référence.
6.2.1 Description générale
De façon similaire aux travaux proposés par Relf (1999), la méthodologie développée doit
être vue comme un processus itératif permettant d’optimiser la conception du système à
chaque itération. Toujours dans le souci de réduire les coûts d’exploitation, cette
méthodologie intègre la politique de maintenance appliquée au système. Comme nous
l’avons décrit en première partie, il s’agit de repositionner les problématiques de
maintenance dès les premières phases du cycle de vie du système. La figure 6.3 illustre les
différentes étapes de la méthodologie proposée.
Figure 6.3: Méthodologie de conception pour la maintenance
Modélisation du système
Dans une première étape, l’objectif est de construire un modèle de maintenance pour le
système considéré. Pour ce faire, nous devons tout d’abord modéliser la structure du
système de référence en définissant les relations entre les différents composants. Un
modèle de fiabilité est ensuite associé à chaque composant. Celui-ci correspond à un modèle
de survie ou de dégradation suivant les données disponibles. Enfin, la politique de
Oui
Non Modéliser le système
avec une politique de maintenance basée
sur la MFOP
Simuler
Evaluer les coûts d’exploitation du système Design Validé Identifier les composants les plus impactants Sélectionner les outils à appliquer Adapter la modélisation du système
Début d’exploitation Coûts
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maintenance appliquée à ce système doit être modélisée. Ce choix conduit à placer la
maintenance au centre de la problématique de conception. Dans ce manuscrit, c’est la
politique de maintenance dynamique basée sur la MFOP qui est retenue.
Evaluation des coûts d’exploitation
Une phase de simulation basée sur la méthode de Monte Carlo est ensuite nécessaire pour
évaluer les coûts d’exploitation du système. Cette évaluation a pour but de réaliser des
arbitrages entre les diverses propositions de conception. Dans le contexte de cette thèse,
ces coûts sont évalués sur un cycle de vie fixé à 5 ans. Comme nous avons pu le voir
précédemment, les constructeurs souhaitent proposer à leurs clients des contrats de service
liés à l’utilisation de leur système. Ces contrats engagent donc le constructeur à assurer le
fonctionnement du système pendant une période de temps définie. Pour le groupe Volvo, la
durée de ces contrats est actuellement fixée à 5 ans. Notre objectif est ainsi de concevoir un
système permettant de minimiser les coûts d’exploitation sur cette période.
Intéressons-nous maintenant à la manière dont ces coûts d’exploitation sont évalués. Pour
un système donné, les coûts d’exploitation 𝐶
𝐸𝑥sont définis par:
𝐶
𝐸𝑥(𝑡) = 𝐶
𝐼+ 𝐶
𝑇𝑀(𝑡) (6.1)
avec 𝐶
𝐼les coûts initiaux du système et 𝐶
𝑇𝑀(𝑡) le coût total de maintenance du système sur
un intervalle de temps [0, 𝑡]. Pour le coût total de maintenance 𝐶
𝑇𝑀(𝑡), son expression est
similaire à celle donnée dans le chapitre 4 (cf. expression 4.3). Les coûts initiaux du système,
quant à eux, correspondent à:
𝐶
𝐼= ∑ 𝐶
𝑖+
𝑛
𝑖=1
𝐶
𝑁𝐼,𝑖(6.2)
avec 𝑛 le nombre de composants dans le système, 𝐶
𝑖le coût du composant 𝑖 et 𝐶
𝑁𝐼,𝑖le coût
lié au niveau d’information disponible sur le composant 𝑖. En effet, pour améliorer
l’information sur un composant 𝑖 donné, une architecture de surveillance plus perfectionnée
peut être considérée. Ce choix conduit, par exemple, à ajouter des capteurs pour avoir accès
à son état de fonctionnement ou si possible à son niveau de dégradation. Les surcoûts liés à
la mise en place d’une surveillance améliorée sur certains composants vont impacter les
coûts initiaux du système par l’intermédiaire du 𝐶
𝑁𝐼,𝑖.
Identification des composants les plus impactants
La conception du système est validée en fonction de la valeur des coûts d’exploitation
obtenus. Dans le cas où les coûts d’exploitation ne sont pas satisfaisants pour le concepteur,
il va s’agir d’identifier les points faibles du système. Les points faibles désignent ici les
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composants qui impactent le plus les coûts d’exploitation. Dans cette méthodologie, un
facteur d’importance est construit pour identifier et hiérarchiser l’impact des différents
composants sur les coûts d’exploitation. Les résultats obtenus permettent d’orienter le
concepteur en priorisant les actions de conception à réaliser. Les détails de ce facteur
d’importance sont proposés dans la partie suivante.
Sélection des outils à appliquer
Une fois les points faibles identifiés, la dernière étape consiste à proposer des solutions de
conception pour diminuer leurs impacts sur les coûts d’exploitation. De manière similaire à
Relf (1999), nous allons proposer différents outils capables d’offrir des solutions en matière
de conception. Le choix entre ces outils est validé en évaluant la diminution des coûts
d’exploitation. Les différents outils proposés sont répertoriés dans la sous-partie suivante.
6.2.2 Une boite à outils pour la conception
La conception d’un système multi-composant est un processus complexe qui dépend d’une
multitude de facteurs. Dans ce contexte, il est illusoire de penser que la réponse aux
problématiques de conception pour la maintenance se trouve dans un outil unique. Comme
Relf (1999) le défend dans son article, la méthodologie proposée doit au contraire s’appuyer
sur une combinaison d’outils et de techniques. Il va s’agir pour le concepteur de réaliser des
arbitrages entre les différents outils disponibles afin de réduire les coûts d’exploitation du
système.
Figure 6.4 : Boite à outils de conception pour la maintenance
Les différents outils proposés dans ce manuscrit sont répertoriés à la figure 6.4. Le choix
entre ces outils est potentiellement la partie la plus complexe. Pour le concepteur, le
premier défi est d’évaluer la viabilité technique de ces différents outils suivant le composant
concerné. Il peut, par exemple, être impossible d’installer un capteur sur un composant
donné ou bien encore de le rendre plus accessible dans le système. En fonction des résultats
de cette analyse technique, le nombre d’outils à la disposition du concepteur peut se
réduire. Si plusieurs solutions subsistent, il va s’agir d’intégrer ces différents outils dans le
modèle de maintenance initial pour évaluer leurs impacts sur les coûts d’exploitation.
Outils de conception pour la maintenance
Gérer les caractéristiques de fiabilité des
composants
Faire évoluer l’architecture de
surveillance
Ajouter des redondances Gérer l’accessibilité des