Synthèse du chapitre

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1. Introduction

Aujourd’hui, la maintenance prend une part de plus en plus importante dans les entreprises. D’ailleurs, elle est communément appelée « fonction de maintenance » la séparant ainsi distinctement des autres fonctions qui régissent le fonctionnement d’une entreprise (Monchy, 1987). Elle est considérée comme une fonction vitale puisque sans elle, le risque de rompre le processus industriel est souvent inévitable, surtout aujourd’hui où les entreprises conçoivent, possèdent des produits dits de plus en plus « complexes » (Mechin, 2007). La maintenance assure ainsi au produit la possibilité de continuer à fonctionner avec fiabilité et qualité, en assurant les fonctions et les objectifs pour lesquels il a été conçu. La maintenance s’applique aussi comme un service pour les clients achetant un produit, quel qu’il soit, afin d’en assurer le bon fonctionnement tout au long du cycle de vie du produit, ce que nous retrouvons dans notre entreprise d’accueil.

Ce présent chapitre décrit les définitions et les concepts généraux de la maintenance puis ceux de la maintenance aéronautique qui impliquent des exigences particulières et bien normalisées. Nous détaillerons ensuite le lien étroit qui existe entre la maintenance et la maintenabilité avant de s’attarder sur ce dernier domaine. Afin de comprendre la genèse de notre problématique générale, nous verrons un autre lien essentiel, celui qui lie la maintenabilité et le facteur humain, et en particulier à travers l’ergonomie, intégrant ainsi l’ensemble des connaissances, des compétences, des méthodes et outils associés, pouvant exister ou non au sein des entreprises, en l’occurrence au sein de notre entreprise d’accueil. Nous terminerons ce chapitre par nos hypothèses de travail qui justifieront et guideront l’ensemble des séries expérimentales qui seront conduites dans le cadre de ces travaux de thèse de doctorat.

2. Etat de l’art

2.1. La maintenance aéronautique

2.1.1. Définitions générales

La maintenance est un domaine qui fait l’objet d’une norme européenne (NF EN 13306, intitulée « Maintenance - Terminologie de la maintenance », 2018) et qui la définit ainsi « 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 ». La notion de cycle de vie est d’autant plus importante qu’elle appuie la nécessité de prendre en compte la maintenance à chaque étape, depuis le développement du produit jusqu’à son recyclage. D’ailleurs, dans la définition initiale de maintenance, le terme de « sureté de fonctionnement » est mis en avant représentant ainsi "l'ensemble des aptitudes d’un produit qui lui permet de disposer des performances fonctionnelles spécifiées, au moment voulu, pendant la durée prévue, sans dommage pour lui-même et son environnement" (Zwingelsteing, 2009).

Quatre grandes notions ressortent de la définition de la maintenance : fiabilité, sécurité, maintenabilité et disponibilité. Nous les définissons ci-dessous :

 La fiabilité représente l'aptitude d'un dispositif à accomplir une fonction requise, dans des conditions données d’utilisation, pendant une durée donnée (Zwingelsteing, 1995) ;

 La sécurité est l'aptitude d'un système à accomplir sa fonction en respectant l’utilisateur et son environnement (Zwingelsteing, 1995) ;

 La maintenabilité est l'aptitude d'un bien à être maintenu ou rétabli dans un état dans lequel il peut accomplir la fonction requise lorsque la maintenance est réalisée dans des conditions données, avec des procédures et des moyens prescrits (Zwingelsteing, 1995) ;

 La disponibilité est, quant à elle, l'aptitude d'un bien, sous les aspects combinés de sa fiabilité, maintenabilité et de l'organisation de maintenance, à être en état d'accomplir une fonction requise, dans des conditions de temps déterminées (Zwingelsteing, 1995).

2.1.2. Concepts généraux

La maintenance, aussi complexe soit-elle, est divisée en plusieurs catégories qui influent principalement sur l’organisation générale d’une entité industrielle et sur les coûts au regard des indicateurs de performance d’une entreprise. En effet, la maintenance est aujourd’hui considérée quasi exclusivement comme une dépense de masse dans une entreprise dont il convient d’en réduire le volume. De nombreux travaux de recherches se sont focalisés sur ces aspects financiers et les indicateurs de performances qui gravitent autour (Glade et al., 2005).

Ces coûts peuvent être expliqués par le processus complexe de maintenance que détaille bien Zwingelstein, dans ses travaux (1996), laissant ainsi entrevoir les deux grands principes qui régissent la maintenance : la maintenance préventive et la maintenance corrective, ainsi qu’illustrées sur la figure 4 qui suit.

Pour plus de clarté, compte tenu de son importance dans notre travail, nous nous proposons de détailler la maintenance corrective d’une part puis la maintenance préventive d’autre part.

La maintenance corrective est définie comme « une forme délibérée d'entretien qui consiste, une fois la défaillance survenue, à en éliminer les effets et les causes » (NF EN 13306, Maintenance - Terminologie de la maintenance, 2018). On distingue généralement :

 La maintenance palliative effectue une remise en état provisoire du matériel ayant subi un dysfonctionnement : c'est un dépannage. Cette maintenance est le plus souvent associée à des systèmes ne présentant pas d'impératif de sécurité ;

 La maintenance curative correspond à la remise en état de l'équipement et revêt un caractère définitif. L'équipement concerné par cette maintenance retrouve, après intervention, les caractéristiques qu'il avait avant l'apparition du problème.

40 Maintenance corrective Maintenance curative Maintenance palliative Défaillance Maintenance préventive Maintenance systématique (Basée sur un calendrier) Maintenance conditionnelle

(Basée sur l’état du système) Diagnostic Analyse de tendance Calendrier Nombre de cycles Comparaison avec un critère d’acceptation Evènement déclenchant les opérations de maintenance

A surveiller Acceptable Défaillant

Tâche de maintenance programmée Retour d’expérience Tâche de maintenance corrective Test de bon fonctionnement après maintenance Remise en service Reprise des tâches de

maintenance

NON OUI

Figure 4 : Processus théorique de la maintenance: dissociant maintenance corrective et préventive (figure adaptée sur la base des

travaux de Zwingelstein, 1996). Il convient de noter que la maintenance préventive déclenchée selon un nombre de cycles est la plus répandue car ne nécessitant pas de vérifications de critères, obligeant à une surveillance supplémentaire. La maintenance corrective intervient quasi systématiquement après une défaillance.

La maintenance préventive précède l'apparition du dysfonctionnement, ce caractère d'anticipation dépend de la présence de ressources appropriées, qu’elles soient humaines, matérielles et organisationnelles. Ce mode de maintenance permet de diminuer la probabilité de défaillances et/ou de dégradation du fonctionnement d’un système. Il doit induire un gain économique mesuré entre les coûts générés par l'intervention et la disponibilité qu'elle occasionne (NF EN 13306, Maintenance - Terminologie de la maintenance, 2018). On peut distinguer deux grands types de maintenance préventive :

 La maintenance systématique est caractérisée par la connaissance des dates de visite, l'intervalle d'inspection étant déterminé arbitrairement ou en fonction des lois de comportement du système ;

 La maintenance conditionnelle se base sur des signes précurseurs annonçant l'imminence d'un dysfonctionnement ou sur l'atteinte par l'équipement d'un certain seuil de dégradation. A travers ces deux grands principes, celui de la maintenance corrective est la plus redoutée par les spécialistes en maintenance, à savoir par les opérateurs eux-mêmes, les ingénieurs spécialisés dans la gestion et l’organisation de la maintenance, puisqu’elle ne fait pas appel à l’anticipation, elle est d’ailleurs synonyme pour eux « d’urgence ». Nous reviendrons sur cette notion lorsque nous aborderons le facteur humain en maintenabilité. Ces deux principes sont utilisés dans de nombreuses entreprises, notamment celui du transport comme l’automobile (Creutznacher et al., 2016), le ferroviaire (Santos et al., 2015), voire l’aéronautique, à l’image de notre entreprise d’accueil. Ce qui va nous focaliser plus spécifiquement sur l’organisation générale rencontrée en milieu aéronautique où en effet, l’objectif premier est d’éviter la maintenance non-programmée. Au- delà de l’aspect organisationnel et économique, c’est une question de sécurité aussi bien du personnel habilité que des passagers, si l’on se focalise sur le secteur aérien caractérisé aujourd’hui par le taux d’accidents le plus faible dans le domaine du transport, de l’ordre de 10-6 (1 accident grave pour 1 000 000 de mouvements) alors qu’il est de 10-5 dans le domaine ferroviaire et maritime (Chauvin, 2010).

2.1.3. Organisation de la maintenance aéronautique

Comme nous l’avons énoncé précédemment, deux types de maintenance sont aujourd’hui répertoriés : la maintenance préventive et la maintenance corrective, et le secteur aéronautique n’en est pas épargné, bien au contraire. Un aéronef subit en effet, une réglementation drastique par l’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) et connaît quatre grands types de vérification dans lesquels peuvent s’effectuer une des deux maintenances citées:

 Visite A appelée « Check A » : effectuée toutes les 500h de vol ou tous les mois (occurrence dépendant du nombre de cycle décollage/atterrissage). Cette vérification est principalement visuelle et permet de changer les filtres, l’huile et de s’assurer du bon état général de l’appareil ;

42  Visite B appelée « Check B » : tous les mois pendant une nuit, elle voit la vérification de tous

les systèmes de secours (portes, toboggan, masques à oxygène etc.) ;

 Visite C appelée « Check C » : tous les 12-18 mois, l’avion est mis en hangar pendant une semaine. Tous les appareils électroniques sont testés, tout comme la structure. Les tests sont non destructifs (par exemple, ultra-son). Les moteurs ou encore le câblage des gouvernes sont également vérifiés ;

 Visite D appelée « Check D » : appelée aussi GV (Grande Visite), elle a lieu tous les 4 à 5 ans et dure environ 3 mois. L’avion est entièrement démonté et les pièces d’usure (pièces moteurs, avioniques etc.) ou abîmées sont changées. L’avion repart alors avec un niveau de fiabilité équivalent à sa mise en service, avec les dernières améliorations préconisées par le constructeur.

Pour toutes ces visites de maintenance, nous sommes dans un cadre de visites préventives qui peuvent devenir correctives si nécessaire. L’appareil doit donc être prêt à subir une intervention à n’importe quel moment, partout dans le monde par des personnes de cultures et de formations différentes et dans des conditions de travail qui peuvent fortement varier d’un pays à l’autre, d’un site à un autre, en termes de pénibilité, d’organisation, d’environnement, voire socialement.

La figure 5 illustre dans le domaine de l’aéronautique, en accord avec les travaux de Kinnison, 2004, le vieillissement croissant d’un appareil. Les visites A et B sont essentiellement préventives alors que les visites C et D ont un double rôle, préventif et correctif. Cette organisation entraîne des durées d’immobilisation plus longues mais ces deux dernières visites permettent d’assurer un allongement de la fiabilité technique de l’appareil à plus long terme. Ainsi, le vieillissement naturel et irrémédiable est moins rapide, il est contrôlé par les diverses interventions qui permettent de conserver un haut niveau de fiabilité et de qualité pour les éléments vitaux de l’appareil. La figure 5 illustre ainsi les fluctuations du niveau de fiabilité. Ce dernier est défini par le temps de bon fonctionnement d’un appareil entre deux étapes de maintenance planifiées (Dhillon & Liu, 2003). Ce niveau augmente après chaque fin de séquence de maintenance. De plus, plus le niveau de fiabilité baisse, plus la séquence de maintenance est longue et complexe. Avec le temps, nous pouvons noter également que le niveau de fiabilité décroît progressivement et n’atteint plus jamais le niveau maximal. Lorsque ce niveau de fiabilité a atteint un seuil minimal ne garantissant plus la sécurité optimale décidée par le constructeur, les organismes internationaux et nationaux officiels, l’aéronef est retiré des compagnies aériennes.

Nous pouvons également évoquer la notion de coût qui reste prédominante dans l’organisation de la maintenance. Notamment lorsqu’elle est calculée sur l’ensemble du cycle de vie de l’appareil donnant ainsi un indicateur appelé LCC (Life Cycle Cost) ou coût global de possession. Cette approche permet de voir le pourcentage du coût de la maintenance comparé à d’autres dépenses comme le coût d’acquisition de l’hélicoptère ou encore l’assurance. Afin de bien comprendre la part de la maintenance, les figures 6, 7 et 8 présentent la répartition des différents coûts qui constituent le LCC dans trois industries différentes : hélicoptère (Glade et al., 2005), automobile (Fédération française automobile club, 2002) et nucléaire (Bataille & Gailley, 2000). Pour le domaine des hélicoptères, celui-ci nous intéresse tout particulièrement dans le cadre de nos travaux de recherche, la part de la maintenance et de l’exploitation prédomine et représente ainsi le pourcentage le plus important au regard des deux autres secteurs industriels.

Figure 5 : Organisation générale de la maintenance dans le domaine de l’aéronautique ; graphe français et

adapté de "Aviation Maintenance Management" by Harry & Kinnison, 2004

Temps Forte Variation de fiabilité Temps Complexité de la maintenance Niveau de fiabilité

Niveau maximal de fiabilité Entropie 100% C A B Faible D Vieillissement naturel et irrémédiable Limite préventif/correctif Début de la maintenance Fin de la maintenance

44 28% 22% 45% 5%

Hélicoptère

Acquisition Assurances Exploitation et maintenance Carburant

44%

11% 32%

13%

Automobile

Acquisition Assurances Exploitation et maintenance Garage/péage

27%

5% 36%

32%

Nucléaire

Acquisition Démantèlement Exploitation et maintenance Combustible et traitement des déchets

Figure 8 : Répartition du coût du cycle de vie dans l’industrie nucléaire, selon Bataille & Gailley (2000). Figure 6 : Répartition du coût du cycle de vie pour l’industrie des hélicoptères, selon Glade et al. (2005).

Figure 7 : Répartition du coût du cycle de vie dans l’industrie automobile (Fédération française

2.1.4. Maintenance & maintenabilité

La maintenance, de par sa complexité tant en termes d’organisation que de variabilité opérationnelle a un impact sur l’activité des personnes, tous métiers confondus. D’ailleurs, l’industrie aéronautique porte aujourd’hui une observation assez critique de la maintenance, notamment en termes de coût, le budget annuel représentant en effet souvent 12% à 15% des dépenses totales annuelles pour une compagnie aérienne exploitant des avions (Čokorilo, 2011), voire même 25% pour celle exploitant des hélicoptères (Land & Weitzman, 1995). Ces coûts résultent notamment de l’activité de maintenance réputée longue et complexe (Chang et al., 2010 ; Latorella et al., 2000). Cette activité est de surcroît reconnue pénible par 62% des opérateurs directement concernés (AFIM, 2004). En effet, l’opérateur de maintenance, pour conduire à bien sa mission, adopte des gestes, des postures pénibles associées souvent à des efforts importants (Di Gironimo et al., 2004). De plus, l’activité de maintenance est une succession de tâches, voire de sous tâches, qui requière également une forte concentration et donc une charge mentale souvent importante (Hobbs et al., 2003).

L’association française des ingénieurs et responsables de maintenance (AFIM) note également que les accidents survenant au cours des activités de maintenance sont 30% plus élevés que la moyenne des accidents du travail au niveau national, principalement dans les secteurs ferroviaires, automobiles et aéronautiques. Ainsi, la sauvegarde de la santé et l’amélioration de la sécurité des opérateurs de maintenance restent un enjeu majeur des études en maintenabilité. Pour appuyer ce constat, une étude réalisée par l’agence européenne pour la sécurité et la santé au travail pour des entreprises en Finlande, Belgique, Espagne et Italie explique qu’en 2006 entre 15% et 20% des accidents du travail concernaient le métier de la maintenance et 10 à 15% des accidents étaient mortels, principalement dus à des chutes de hauteur. Ce taux d’accidents est symptomatique de la difficulté de l’activité de maintenance puisqu’il est le plus élevé en entreprise tous secteurs confondus. Ainsi, pour améliorer les conditions de vie au travail des opérateurs de maintenance en termes de santé et de sécurité lors des activités de maintenance, le domaine de la maintenabilité reste une voie possible d’amélioration et prend une place de plus en plus importante lors des phases de développement et de conception de nouveaux produits et produits nouveaux tel que défini par Duchamp et al, 1999, et Aoussat et al., 2000. Selon ces auteurs la conception de nouveaux produits repose sur l’amélioration d’un produit existant sur lequel des améliorations sont proposées en accord avec les besoins clients. En revanche, la conception de nouveaux produits repose sur le développement de produits qui sortent du commun. Dans ce cadre, l’ICAO (International Civil Aviation Organization) et l’ATA (Air Transport Association) définissent des standards pour améliorer l’intégration et l’optimisation de la fiabilité, des coûts et de la maintenabilité pendant les phases de conception de produits nouveaux tels que les aéronefs (Dhillon et al., 2006 ; Fleischer et al., 2006). Selon la norme européenne EN 13303 (2010) intitulée « maintenance et terminologie de la maintenance », la maintenabilité définit la « capacité d’un produit à être maintenu ou réparé facilement lors des opérations de maintenance pour qu’il retrouve les fonctions pour lequel il a été conçu ». Cette norme précise également que la maintenabilité « peut-être quantifiée à travers des indicateurs et des mesures appropriées » par les experts métiers en maintenabilité. Ainsi, la maintenabilité n’est plus uniquement un domaine d’expertise à part entière mais un département

46 intégré au bureau d’étude jouant un rôle tout aussi important que les autres départements tels que l’architecture, la production, l’intégration électrique etc. Le paragraphe qui suit vise à expliquer plus en détail comment la maintenabilité est née et surtout comment elle a pris une place prédominante au cours des dernières décennies.

2.2. La maintenabilité aéronautique

Cette partie doit nous éclairer sur le lien existant entre maintenabilité et maintenance. Nous allons donc étudier pourquoi et comment les industriels ont, au cours de leur évolution, pris en considération la future activité de maintenance dans les phases de conception.

2.2.1.

Du Design For Assembly (DFA) à la maintenabilité

Le postulat de base du Design For Assembly (DFA) est simple : plus le produit est facile à monter plus il peut être fabriqué en grande quantité. A ce constat, s’ajoute la pression de la concurrence, ainsi l’enjeu devient alors principalement économique. Dans les premières méthodes de DFA apparues au cours des années 1970, chaque pièce devait être conçue en fonction des interactions avec les autres pièces, afin d’assurer un gain sur la qualité, la fiabilité, sur les coûts généraux mais également sur les méthodes de travail (Boothroyd & Alting, 1992).

Dans les années 90, un nouveau paramètre est rentré dans les phases avancées de conception : le DFD (Design For Disassembly). Les industriels ont compris que dans le cycle de vie du produit, le client pouvait être amené lui-même à démonter son produit, par exemple, pour le réparer ou le recycler. Il a donc fallu imaginer un produit assemblable mais également démontable et cela avec un minimum d’outils (Boothroyd & Alting, 1992).

Suite à ces premiers travaux, ces deux phases n’ont jamais cessé d’être améliorées par les industriels provenant de tous les domaines (transport, produits électroménagers etc…). Ainsi, une étude a tenté de qualifier les pièces composant un système mécanique en évaluant quantitativement leur facilité à être démontées (Abdullah et al., 2007). Cette étude nous permet d’introduire deux autres notions particulièrement riches :

 L’optimisation mécanique du système impacte l’activité de maintenance. Ainsi, plus la conception du produit prend en compte les contraintes mécaniques et les exigences ergonomiques, liées à l’activité lors des phases de montage/démontage, nécessaires à l’acte de maintenance, plus ce dernier sera anticipé et aisé.



L’anticipation des gestes, des postures, des efforts permettant la maintenance et l’intégration de ce même produit dans un environnement spécifique est possible grâce aux études de maintenabilité. Plus précisément, la maintenabilité peut être quantifiée sur la base d’un ensemble de critères qui dépendent directement de trois composants : l’accessibilité, la localisation des pièces et la qualification de la personne qui manipule le produit (Abdullah et al., 2007).

Afin d’approfondir cette notion centrale pour nos travaux de recherche, le Design For Maintainability (DFMaint) est développé dans la section suivante.

2.2.2.

Design For Maintainability (DFMaint)

Aujourd’hui, dans la littérature du domaine, de nombreuses méthodes formalisent les études de maintenabilité à travers des objectifs de réduction de coûts, de temps, de maintenance et de fréquence (Serghides & Fielding, 1987; Gomes de Sa & Zachmann, 1999; Nottingham et al., 1997; Amundarain et al., 2002; Di Gironimo et al., 2004; Lee et al., 2007; Rui et al., 2009; Ding, 2009; Yongsheng & Liu, 2012; Kruger–Nguyen, 2015). Certaines reposent sur la mise en place de processus d’analyses de produits (Nottingham et al., 1997; Lee et al., 2007; Ding, 2009), ou sur des analyses mathématiques et probabilistes (Serghides & Fielding, 1987; Wani & Gandhi, 1999), d’autres sur l’application de normes ergonomiques dédiées à la maintenabilité dans le domaine aéronautique

Dans le document Intégration du facteur humain en maintenabilité aéronautique : apports des outils de simulation (Page 38-88)