Soutenance mémoire
Enjeux de la fonction Maintenance
Pour demeurer compétitive, une entreprise doit proposer un produit ou un service toujours meilleur et au coût le plus bas. Pour minimiser ce coût, il est indispensable de garantir un état de fonctionnement minimale et autant le temps des interruptions de service rendus nécessaire par les opération de remise à niveau. Cette double contrainte est en partie satisfaite par l’automatisation des inspections calendaires et de la surveillance continue des systèmes mais celles-ci ne peuvent empêcher les ralentissements et les arrêts dues à la dégradation ou la défaillance des systèmes. Ainsi, pour assurer un meilleure service avec de faibles charges et un rendement de meilleure qualité et en continu, l’entreprise doit définir une politique de maintenance afin de répondre aux besoins de sa clientèle et garantir sa profitabilité.
Le maintien en condition opérationnelle des équipements productifs de l’entreprise est ainsi un élément très important pour la bonne marche de l’activité et la prise en charge des risques de défaillance pouvant survenir à tout moment. Dans ce sens plusieurs entreprises ont engagé une démarche d’Optimisation de la Maintenance basée sur la Fiabilité (OMF) [Zwingelstein 1996]. Cette dernière permet de définir une politique de maintenance selon plusieurs critères comme la disponibilité, la sûreté et les coûts et tout en prenant en considération les conséquences d’une telle stratégie sur l’occurrence des défaillances et le fonctionnement du système. Évidemment la question se pose : Comment reconnaître une bonne stratégie de maintenance ? Comment l’évaluer ?
Définiton de la maintenance
L’Association Française de Normalisation (AFNOR) définit la maintenance comme : « 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. » En d’autres termes, pour un système industriel assujetti à des dysfonctionnements, les actions de maintenance visent à limiter, voir éviter, les indisponibilités du système. Ces indisponibilités affectent la sûreté, les coûts et la qualité des services fournis par le système. Par conséquent, la maintenance quand elle est optimale, contribue fortement à limiter les indisponibilités, maîtriser les coûts et la qualité des services et assurer une sécurité maximale des personnes et de l’environnement.
La maintenance s’intègre dans le concept global de la sûreté de fonctionnement, qui regroupe 4 disciplines :
– La Fiabilité (AFNOR X-06-501) : Aptitude d’un dispositif à accomplir une fonction requise dans des conditions d’utilisation données à un instant donné.
– La Disponibilité (AFNOR X-06-010) : Aptitude d’un dispositif à accomplir une fonction requise dans des conditions d’utilisation données pendant une période donnée.
– La Maintenabilité (AFNOR X-06-010) : Aptitude d’un dispositif à être maintenu ou rétabli dans un état dans lequel il peut accomplir une fonction requise lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions d’utilisation données avec des moyens et procédures prescrits.
– La Sécurité (AFNOR X-06-010) : Aptitude d’un dispositif à éviter de faire apparaître des événements critiques ou catastrophiques.
La notion de sécurité est capitale dans le nucléaire, le domaine des systèmes de transport, dans les machines outils ou dans les procédés continus comme la pétrochimie.
Fiabilité
La fiabilité est l’aptitude d’un système S à accomplir une fonction requise, dans des conditions données et pendant un intervalle de temps donné. Notons R(T) la probabilité que S accomplisse ces fonctions pendant l’intervalle de temps [0, T] sans subir de défaillance, sachant qu’il n’était pas en panne à l’instant 0.
R(T) = P(S(t) = non défaillant) ∀t ∈ [0, T] (2.1)
Maintenabilité
Dans les conditions d’utilisation données pour lesquelles il a été conçu, la maintenabilité est l’aptitude d’un bien à être maintenu ou rétabli dans un état dans lequel il peut accomplir une fonction requise, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions données, avec des procédures et des moyens prescrits (NF X60-010). Pour améliorer la maintenabilité, il est nécessaire de faciliter le diagnostic des pannes et de diminuer les temps d’immobilisation. Dans cette optique, les principaux indicateurs de la maintenabilité sont :
– La moyenne des temps de réparation notée MTTR (Mean Time To Repair).
Maintenance corrective
La maintenance corrective, effectuée après la détection d’une panne, est destinée à remettre une entité dans un état lui permettant d’accomplir une fonction requise [Villmeur 1988].
Cette maintenance est utilisée lorsque l’indisponibilité du matériel n’a pas de conséquences majeures sur le rendement du système ou quand les contraintes de sécurité sont faibles [Terrier 2002]. La maintenance corrective peut être utilisée, soit seule, en tant que méthode, ou bien en complément d’une maintenance préventive pour s’appliquer aux défaillances résiduelles. Elle se subdivise en :
– Maintenance curative : la principale étape de la maintenance corrective, elle désigne l’élimination d’une altération dans le fonctionnement d’un équipement (réparation, modification ou remise en état à caractère permanent).
– Maintenance palliative : c’est un dépannage permettant à un équipement de fonctionner, sur le court terme, en attendant une intervention curative pour le remplacement ou la réparation définitive de ce bien (remise en état à caractère provisoire).
– Groupement correctif des actions de maintenance [Sheu 1997] : cette politique est motivée par des économies d’échelle dues à la réparation simultanée de composants identiques. Elles consistent à attendre la défaillance de plusieurs composants d’un système avec des redondances avant de procéder à leur réparation corrective. De cette manière, les matériels en panne sont réparés en même temps et à un moment opportun, pour profiter d’une économie d’échelle. En contrepartie le risque de défaillance du système augmente avec le nombre de matériels défaillants.
Maintenance préventive
Une grande partie des travaux scientifiques publiés dans le domaine de la maintenance s’intéressent aux méthodes préventives, qu’elles soient systématiques ou conditionnelles. Les politiques préventives s’avèrent, en pratique, souvent bien plus avantageuses qu’une politique purement corrective entraînant de l’indisponibilité. Toutefois, la Maintenance Préventive (MP) n’est réellement efficace que si elle est correctement optimisée. Citons par exemple les travaux de [Bar-Noy 2004],[Grigoriev 2006] et [Courtois 2006] traitant de l’optimisation de politiques systématiques périodiques. Par ailleurs, les progrès scientifiques sur les capteurs et le diagnostic en général permettent de surveiller les systèmes industriels plus souvent et plus précisément. Ceci explique le nombre croissant d’études dédiées aux politiques de maintenance conditionnelles. En particulier, les travaux de [Grall 2002], [Marseguerra 2002] et [Castanier 2005] s’intéressent à la représentation de telles politiques et à leur optimisation. Bien que performantes d’un point de vue calculatoire, les études précédentes se reposent la plupart du temps sur des hypothèses relativement restrictives quant à la description du système (par exemple sur les lois de dégradation et la représentation du contexte).
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Table des matières
Introduction Générale
1 Modélisation de la dynamique de dégradation
1.1 Introduction
1.2 Modèles à dégradation continue
1.2.1 Le processus de Wiener
1.2.2 Le processus Gamma
1.2.3 Le processus de Poisson composé
1.3 Modèles à dégradation discrète
1.3.1 Processus de poisson
1.3.2 Chaînes de Markov
1.3.3 Processus Semi-markovien
1.4 Modèles graphiques probabilistes temporels
1.4.1 Réseaux bayésiens dynamiques
1.4.2 Modèle graphique de durée
1.5 Conclusion
2 Évaluation des stratégies de maintenance
2.1 Introduction
2.2 Enjeux de la fonction Maintenance
2.3 Définiton de la maintenance
2.3.1 Fiabilité
2.3.2 Maintenabilité
2.3.3 Disponibilité
2.3.4 Durabilité
2.4 Théorie de la maintenance
2.4.1 Maintenance corrective
2.4.2 Maintenance préventive
2.4.3 Maintenance mixte
2.4.4 Maintenance opportuniste
2.4.5 Maintenance imparfaite
2.5 Modélisation de la maintenance
2.5.1 Description du modèle VirMaLab
2.5.2 Paramètres du modèle VirMaLab
2.6 Évaluation des politiques de la maintenance
2.6.1 Disponibilité du système
2.6.2 Diagnostic
2.6.3 Action de maintenance
2.6.4 Critères d’évaluation d’une politique de maintenance
2.7 Conclusion
3 Les métaheuristiques : état de l’art
3.1 Introduction
3.2 Les méthodes de résolution
3.2.1 Méthodes exactes
3.2.2 Méthodes approchées
3.3 L’optimisation multiobjectif
3.3.1 Formulation générale d’un problème d’optimisation multiobjectif
3.3.2 Multiplicité des solutions
3.3.3 Dominance et front de Pareto
3.3.4 Catégories d’algorithmes
3.4 Transformation du POM en un problème mono-objectif
3.4.1 Méthodes d’agrégation
3.4.2 Méthode ε−contrainte
3.4.3 Les algorithmes génétiques
3.4.4 La recherche tabou
3.4.5 Le recuit simulé
3.4.6 Algorithmes basés sur l’intelligence collective : Les colonies de fourmis
3.5 Approches non Pareto
3.5.1 Algorithme VEGA
3.5.2 Utilisation des genres
3.6 Approches Pareto
3.6.1 NSGA-II
3.6.2 SPEA2
3.6.3 ε-MOEA
3.6.4 MO-CMA-ES
3.7 Conclusion
Conclusion Générale
