Le projet MoDe: une première réponse

2004). Ces relations créent la nécessité d’intégrer les problématiques de maintenance dès la

conception du système pour impacter significativement le coût global d’exploitation.

Figure 1.6: La maintenance dans le cycle de vie du système

1.4 Le projet MoDe: une première réponse

Dans cette partie, nous présentons les travaux effectués par le groupe AB Volvo dans le

cadre du projet européen Maintenance On Demand (MoDe). Ce projet (Artus & Bein, 2009)

soutenu par l’union européenne par l’intermédiaire de son programme FP7 (Seventh

Framework Programme for Research and Technological Development) est considéré comme

une première réponse apportée aux besoins des utilisateurs.

Dans un premier temps, la vision globale et les objectifs du projet sont introduits. Nous nous

concentrons ensuite sur les travaux relatifs à l’algorithme de planification dynamique. Nous

analysons enfin les résultats obtenus et les limites observées.

1.4.1 Objectifs du projet

Le projet MoDe (2009-2012) a été réalisé au sein du septième programme cadre de l’union

européenne portant sur les transports durables. Ce projet (cf. figure 1.7) regroupe une

dizaine de partenaires industriels ou académiques spécialisés dans des domaines

d’applications assez larges. Cette diversité permet de couvrir les différents aspects du projet.

L’objectif principal est d’accroitre la compétitivité du transport en améliorant la disponibilité

opérationnelle des véhicules. Pour atteindre cet objectif, l’ambition du projet est de fournir

aux utilisateurs des services sur mesure adaptés à la configuration de leur véhicule et en

adéquation avec leurs missions. Ces services s’appuient sur la construction d’une plateforme

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de maintenance. Celle-ci intègre des technologies innovantes de surveillance (capteur sans

fil) mais également de transfert et d’analyse de données. (cf. figure 1.8).

Figure 1.7: Consortium du projet MoDe

Les réponses apportées par ce projet sont illustrées par l’intermédiaire de trois scénarii (Bein

et al., 2014). Ces scénarii décrivent des situations concrètes impactant la disponibilité

opérationnelle du véhicule et les actions déployées pour y remédier. Le premier scénario

appelé « maintenance on demand » se concentre sur la planification des activités

maintenance. Le but étant de sortir de l’aspect statique des plannings proposés

actuellement pour aller vers une planification dynamique. Des informations relatives aux

conditions d’utilisation du véhicule, à l’état des composants ainsi que des contraintes

utilisateur sont automatiquement intégrées pour mettre à jour et optimiser le plan de

maintenance.

Figure 1.8: Plateforme de maintenance du projet MoDe

Le second scénario « maintenance on the fly » a pour but d’améliorer l’efficacité de la

réparation en cours de mission quand l’état réel d’un composant l’impose. En utilisant les

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informations fournies par les outils de surveillance, la distance restante avant immobilisation

est évaluée. En se basant sur cette évaluation et sur la localisation du véhicule, le service

propose à l’utilisateur un itinéraire vers l’atelier de réparation le plus proche.

Néanmoins, parfois, la distance restante avant immobilisation ne permet pas de rejoindre un

atelier. Cette situation est présentée dans le dernier scénario appelé « repair on the fly ».

Dans ce cas, le service informe le conducteur du meilleur emplacement sécurisé pour

immobiliser son véhicule. Cet emplacement est proposé afin de minimiser le temps

d’intervention de l’atelier mobile le plus proche. Un atelier mobile est ici un atelier qui offre

la possibilité d'intervenir sur le bord de la route.

1.4.2 Algorithme de planification dynamique

L’une des contributions majeure de ce projet a été le développement d’un algorithme de

planification dynamique des opérations de maintenance (Bouvard et al., 2011). La plupart

des outils de planification actuels sont des outils réactifs dans le sens où ils subissent aussi

bien les événements non planifiés que les changements de conditions d’utilisation. Pour

pallier ce constat, l’idée est de proposer un outil de planification capable d’utiliser le flux

d’informations dynamiques pour mettre à jour le planning de maintenance. Cet outil

s’appuie sur les informations de surveillance des composants et sur l’estimation des

conditions d’utilisation du véhicule. Pour diminuer l’impact de la maintenance sur la

disponibilité opérationnelle du véhicule, une méthode de regroupement est intégrée. Cette

méthode, optimisée en fonction du coût de maintenance, est capable de regrouper

dynamiquement les opérations sur un horizon donné.

La figure 1.9 illustre les grandes étapes de cet algorithme de planification dynamique

(Bouvard, 2010):

- La première étape consiste à estimer la loi de probabilité de panne pour chaque

composant du système pris individuellement. Pour cela, le niveau de détérioration de

chaque composant est récupéré. En se basant sur cette information, un modèle de

dégradation est construit pour prédire la dégradation future du composant. En

utilisant un modèle et une limite de dégradation, la loi de probabilité de panne peut

être estimée.

- La seconde étape utilise cette loi de probabilité pour déterminer la date optimale de

maintenance de chaque composant du système. Cette date est définie en supposant

qu’une politique de maintenance préventive basée sur l’âge est appliquée aux

différents composants. La période de maintenance spécifiée représente un

compromis entre le coût correctif lié à une panne et le coût préventif. A noter que, la

connaissance de cette date optimale pour chaque composant est nécessaire pour la

mise en place de la méthode de regroupement.

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- La troisième étape a pour objectif de regrouper plusieurs opérations de maintenance

à la même date afin d’améliorer la disponibilité opérationnelle du véhicule. L’idée est

de considérer que le regroupement entraine une diminution du nombre d’arrêts de

maintenance. En conséquence, les coûts fixes liés à l’entrée en atelier sont réduits.

En contrepartie, le coût total de maintenance est pénalisé par des maintenances

préventives effectuées avant leurs dates optimales. Une maintenance effectuée trop

tôt entraine une réduction de la durée de vie utile du composant. Des fonctions de

pénalités ont été introduites afin d’évaluer pour chaque composant, le coût

additionnel lié au déplacement de la maintenance de sa date optimale. Une

heuristique a été développée afin de déterminer la structure groupante optimale qui

respecte les contraintes du système. Cette structure minimise le coût total de

maintenance sur un horizon de planification donné. Elle est constituée de groupes

d’opération de maintenance dont les dates individuelles et optimales de

remplacement sont consécutives.

- La quatrième et dernière étape entraine la remise à jour du planning de maintenance

en fixant les groupes d’opérations à réaliser et les dates associées.

Figure 1.9: Méthode de planification dynamique et adaptative (Bouvard, 2010)

1.4.3 Résultats et limites

Les avancées réalisées dans ce projet européen ont conduit à la mise en place d’une offre de

maintenance globale basée sur la disponibilité opérationnelle du véhicule. La capacité à

proposer une telle offre de services s’appuie sur un ensemble de technologies parmi

lesquelles un réseau de capteurs sans fil ou encore une plateforme de maintenance. Celles-ci

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assurent un meilleur suivi des conditions d’utilisation du véhicule et une meilleure

surveillance de l’état de santé des composants.

En s’appuyant sur ces informations, la notion de maintenance prédictive a été introduite

dans l’algorithme de planification dynamique. Ce type de maintenance a pour but de

modéliser la dégradation des composants grâce à des modèles stochastiques et d’évaluer en

ligne l’état courant de composants « critiques ». Le principal avantage de cette approche est

de pouvoir estimer la durée de vie résiduelle du composant sans disposer d’une

connaissance exacte de la physique du processus d’usure. La mise en place d’une politique

de regroupement des opérations de maintenance basée sur les usures mesurées permet de

minimiser le coût de maintenance.

En conséquence, les méthodologies développées dans l’algorithme de planification

dynamique permettent d’offrir aux utilisateurs des services personnalisés en lien avec les

contraintes de leurs activités. L’offre de service proposée dans ce projet permet selon les cas

d’améliorer la disponibilité opérationnelle du véhicule de l’ordre de 15% à 30% (Bein et al.,

2014) (Lesobre et al., 2012). Les technologies implémentées conduisent à la réduction des

coûts de garantie de 10% à 15% en s’appuyant sur une meilleure détection des dégradations

sur les véhicules.

Ce projet a aussi permis de mettre en relief certaines limites dans la façon de maintenir le

véhicule industriel. La politique de maintenance proposée s’appuie sur une logique

« composant » dans laquelle les interactions et la structure du système ne sont pas prises en

compte. Pour illustrer cette limite, prenons l’exemple du système de freinage du véhicule.

Dans le projet MoDe, une politique de maintenance a été développée afin de décider du

meilleur moment pour remplacer la plaquette de frein selon son niveau de dégradation. Or,

le système de freinage ne se compose pas uniquement des plaquettes de freins. Une

politique de maintenance qui ne tient pas compte des interactions ne peut donc pas garantir

le meilleur niveau de performance pour la fonction freinage. C’est pourquoi, il est

indispensable de travailler avec une vision « système » et non composant par composant

pour assurer la réalisation de fonctions telles que le freinage.

La seconde limite concerne le regroupement des opérations de maintenance. Il s’appuie sur

le concept de la maintenance basée sur l’opportunité. Avec ce concept, la réparation ou

l’inspection d’un composant vont pouvoir déclencher des activités de maintenance sur

d’autres composants du système. Saisir l’opportunité est avantageux dans le sens où l’on va

économiser des coûts fixes liés à l’entrée en atelier de maintenance. Néanmoins, ce concept

ne permet pas de prévoir précisément les moments où le système va être maintenu et ne

permet pas d’assurer aux clients une période d’utilisation sans défaillance.

Enfin, la dernière limite observée fait référence à la place occupée par la maintenance. Dans

ce projet, la maintenance est cantonnée aux activités d’entretien du véhicule. Les

connaissances acquises sur les modes de défaillance et sur la dégradation des composants

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 38-43)