Contribution à la maîtrise de la disponibilité de systèmes complexes

Dans un contexte de concurrence internationale accrue, la complexité croissante des systèmes ainsi que la généralisation de la tolérance aux conditions sévères d’usage impliquent non seulement une maîtrise de la phase d’exploitation mais également des processus de production. En effet, l’exploitation d’un système sera étroitement liée à la réalisation d’un bien ou d’un service. L’exploitation d’un système peut se présenter dans ce sens comme un vecteur de productivité qu’il est nécessaire de maintenir en vue d’assurer la continuité des services de l’exploitant.

Ce niveau de service peut-être caractérisé par un certain nombre d’indicateurs de performance. On emploie souvent les concepts de disponibilité, de fiabilité, de taux d’engagement, de rendement. Ces concepts bien que complémentaires ont des significations et des finalités différentes. Nous nous intéresserons, dans cette thèse, plus particulièrement au concept de disponibilité et à la façon de l’évaluer. Dans ce cadre, on parlera de plus en plus de la notion de maîtrise de la disponibilité.

En effet, la disponibilité d’un système est une caractéristique complexe à définir, à expliciter et à appréhender tant pour l’exploitant que pour les industriels.

Par le passé, les industriels exploitaient la notion de disponibilité au stade de la conception pour quantifier et classer des variantes de solutions techniques. Les modèles de disponibilité alors développés étaient centrés sur les caractéristiques techniques des systèmes telles que la fiabilité et la maintenabilité. Aujourd’hui, l’évolution de l’usage de la notion de disponibilité tend de plus en plus vers un engagement contractuel, corollaire d’un environnement de plus en plus contraint. En effet, l’ambition actuelle des exploitants de systèmes complexes (Aéronefs, Trains, Navires, Centrales électriques,..) est de réduire au maximum leurs coûts de soutien et de fonctionnement en envisageant une implication contractualisée plus importante des industriels qui conçoivent et fabriquent ces systèmes. Dans ce nouveau contexte, la prise en compte de la disponibilité en tant qu’engagement contractuel nécessite de disposer de modèles intégrant l’ensemble des facteurs d’influence et en fournissant une vision partagée par l’ensemble des acteurs : industriels et exploitants.

Notre problématique se place dans le cadre de la maîtrise de la disponibilité d’un système complexe dans le cadre de son exploitation. Nous définirons l’exploitation d’un système complexe comme l’ensemble des moyens mis en œuvre pour l’utilisation et la maintenance d’un système (Aéronefs, Trains,..) [Djeridi et al., 2010]. Dans cette définition, la notion d’utilisation d’un système est caractérisée par l’organisation de ses missions. Cette définition met aussi en évidence le concept de maintenance qui met en œuvre l’ensemble des activités permettant le rétablissement d’un système à la suite d’un arrêt programmé ou non programmé.

La maîtrise de la disponibilité s’appuie sur différentes notions complexes telles que :
– l’identification des contraintes opérationnelles de l’exploitation,
– la prévision des missions,
– l’identification et le choix des stratégies de maintenance,
– l’approvisionnement en pièces de rechange et en outillages,
– la mobilisation de compétences.

L’identification des contraintes opérationnelles se révèle l’un des problèmes majeurs de la maîtrise de la disponibilité. Cette maîtrise passe généralement par la prise en compte de la connaissance du contexte opérationnel dans lequel vont évoluer les systèmes. A ce titre, les contraintes opérationnelles sont variables d’un secteur d’activité à un autre, impactant directement la gestion de la disponibilité d’un ensemble de systèmes. Il est donc nécessaire de modéliser les contraintes opérationnelles d’un secteur d’activité : sa demande et ses contraintes logistiques.

De plus, des contraintes opérationnelles sont directement liées aux caractéristiques de maintenance (Maintenance programmée, Maintenance non programmée) d’un système. Ces caractéristiques de maintenance peuvent se trouver inadaptées vis-à-vis de l’organisation de maintenance existante. Dans ce cadre, la maîtrise de la disponibilité consistera à proposer une ou plusieurs « stratégies de réordonnancement » du programme de maintenance permettant d’aménager les opérations de maintenance programmée et de rendre la planification de la maintenance suffisamment robuste pour pouvoir anticiper les évènements perturbateurs. Ainsi, la connaissance du contexte opérationnel permet d’identifier l’impact d’une indisponibilité sur l’organisation ou sur le service délivré. L’identification, l’analyse de ces contraintes opérationnelles passe par la définition d’indicateurs de disponibilité qui devront être évalués et mis en œuvre pour l’optimisation de l’exploitation d’un ensemble de systèmes.

La maîtrise de la disponibilité impose aux industriels :
– de se doter de méthodes de modélisation de l’exploitation performantes permettant de dresser un état des lieux de l’organisation,
– de proposer des prévisions de performances,
– d’optimiser cette exploitation en fonction des exigences opérationnelles de l’exploitant.

Ces caractéristiques de modélisation seront à considérer, dans notre cas, à deux niveaux : la méthodologie à proposer pour modéliser une exploitation d’une part et le recours à des approches de simulation nécessaires à la construction de scénarios d’exploitation pertinents. Qu’elles soient réalisées chez les constructeurs ou les exploitants de systèmes, les analyses de disponibilité faites dans l’objectif d’apporter des solutions à l’amélioration globale de l’exploitation permettent de mettre en évidence les difficultés pour évaluer la disponibilité. L’évaluation de la disponibilité est un processus qui dépend d’un important volume de données hétérogènes. De ce fait, cet aspect méthodologique pour évaluer la disponibilité sera une des contributions de cette thèse, notamment pour prendre en compte la modélisation des missions, de l’affectation des systèmes aux missions, de la gestion logistique des consommables, des outillages et de la main d’œuvre et enfin de l’organisation de la maintenance programmée.

Table des matières

CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE
I. DISPONIBILITE DES SYSTEMES COMPLEXES : UN ENJEU INDUSTRIEL
II. PROBLEMATIQUE GENERALE
III. CADRE ET OBJECTIFS DE LA RECHERCHE
III.1. Cadre de la recherche
III.2. Objectifs de la recherche
IV. ORGANISATION DU MEMOIRE
IV.1. Plan de lecture
IV.2. Repères typographiques
CHAPITRE II : L’ANALYSE DE LA DISPONIBILITE DANS LE CADRE D’UNE EXPLOITATION DE SYSTEMES
Résumé
I. INTRODUCTION : L’EXPLOITATION D’UNE FLOTTE DE SYSTEMES
II. NOTIONS PRELIMINAIRES DE LA DISPONIBILITE
II.1. Les enjeux de la sûreté de fonctionnement
II.1.1. Fiabilité
II.1.2. Maintenabilité
II.1.3. Sécurité
II.1.4. Disponibilité
II.2. Les enjeux de la maintenance des systèmes complexes
II.2.1. Définitions générales
II.2.2. Processus de maintenance
II.2.3. Politique de maintenance
II.2.3.1. Maintenance préventive
II.2.3.2. Maintenance corrective
II.2.3.3. Indicateurs de maintenance
II.3. Lien entre la disponibilité et l’exploitation d’un système
II.3.1. Définitions générales
II.3.2. Inducteurs de disponibilité
II.3.3. Enjeu de la disponibilité pour l’exploitation de systèmes
III. BESOIN INDUSTRIEL : MAITRISER LA DISPONIBILITE
III.1. Contexte opérationnel d’une exploitation
III.1.1. Maîtriser les contraintes opérationnelles relevant du secteur d’activité
III.1.2. Maîtriser l’organisation de la logistique de maintenance d’un système complexe
III.2. Axes de travail de la maîtrise de la disponibilité
III.2.1. Diagnostic des performances opérationnelles d’une exploitation
III.2.2. Réordonnancement du programme de maintenance
III.2.3. Le dimensionnement du soutien logistique
CHAPITRE III : CONCLUSION

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