FMDS/RAMS
13/12/2023

Maintenabilité d’un Produit : Méthodes Simples

La Maintenabilité, Réparabilité: définition, explication et exemple. Dit «Maintainability » et « Repairability » en Anglais, cette notion impacte directement votre capacité à assurer le Support de vos Produits. Méthodes Simples pour concevoir un Produit réparable.

Définitions et Objectif de la Maintenabilité / Réparabilité

La Maintenabilité est la capacité d’un Produit à être maintenu. Il s’agit de l’ensemble de ses caractéristiques qui permettront à une personne définie de pouvoir réparer le Produit en cas de casse, ou de manière préventive.

On retrouve parfois l’expression « réparabilité ». La Maintenabilité est le "M" de l'acronyme FMDS (ou RAMS, en Anglais).

L’objectif des activités de Maintenabilité lors de la conception de son Produit est d’assurer par le design de ce dernier (son architecture, ses fonctions, ses composants, ses interfaces) qu’il sera maintenable efficacement.

Maintenable efficacement signifie :

  • De manière sécurisée
  • En le moins de temps possible (pour minimiser les coûts de main d’œuvre mais aussi le downtime du Produit).
  • Avec le moins de dépenses (achats de matériels) possible
  • Avec le moins de moyens et outils possible
  • Avec le moins de personnes possible
  • Avec le moins de formation préalable possible
  • Et tout ceci sans modifier les performances du Produit

Pour qu’un Système soit au top de la Maintenabilité, il est nécessaire qu’elle ait été pensée dès la conception du Système. On parle de « Design for Maintainability ».

Exemple: il est très facile de changer les piles de votre télécommande de TV, car tout a été prévu pour ! Ouverture facile sans outils, piles standardisées et disponibles dans tous les supermarchés, pas de "réinitialisation" à faire etc.

FMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability remote controller battery change changement pile batterie maintenance
C’est de la maintenance ! Et ce système est hautement maintenable sur cet aspect.

Définitions et Objectif de la Maintenance

Préventive, Corrective, Évolutive

La Maintenance est l’ensemble des actions à effectuer de manière proactive ou réactive sur un Produit afin de garantir l’état opérationnel attendu et/ou obtenir une extension de sa durée de vie.

Si les actions sont proactives, on parle de Maintenance Préventive (dite aussi Prédictive, ou Systématique, ou Prévisionnelle, ou Planifiée, ou Conditionnelle). Il s’agit d’actions de réparations/inspections/nettoyages prévues sur votre Système avant défaillances afin de le maintenir en bon état de marche.

Si les actions sont réactives, on parle de Maintenance Corrective (ou Palliative, ou Curative). Le Système fonctionnait bien jusqu’à ce que quelque chose casse, et on déroule alors un certain nombre d’actions pour restaurer le bon état de marche.

Il existe également, si le Système s’y prête, de la Maintenance Evolutive (ou Améliorative, ou d’amélioration tout court). Il ne s’agit pas de maintenir un état opérationnel attendu du Système, mais de l’améliorer. Dans le jargon militaire, on parle de Modernisation ou rétrofit. Cela peut être fait en proactif ou en réactif.

différents types de maintenance maintenabilité ingénierie systèmesFMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability
Les principaux types de Maintenance d'un Produit

Exemples :

  • Préventif : nettoyage des filtres de votre système de climatisation, inspections non destructives des fuselages d’avions à la recherche de criques et autres fissures...
  • Correctif : changement d’une pièce moteur en cas de casse sur votre robot chirurgien, patch software pour conserver l’interface de votre Système à un serveur distant si ce dernier a changé son API…
  • Evolutif : Nouveau software plus performant (algorithme plus réactif au monde qui l’entoure et capable de mieux piloter le drone), intégration d’un nouveau capteur, dronisation d'anciens avons de combat...
F16 drone maintenance évolutive FMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability
Un bel exemple de maintenance évolutive : les F16, "dronisés" expérimentalement par l'armée US

In situ, chez le mainteneur, en Usine

La maintenance peut se faire :

  • Chez le client (in situ)
  • Chez un mainteneur tiers
  • Chez le fabricant du produit (en atelier/usine)
FMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability  Georges Abitbol La classe américaine le grand détournement john wayne
Si vous êtes en mer sur votre bateau, la maintenance sera forcément in situ

Niveaux de Maintenance

On peut définir plusieurs niveaux de maintenance :

  • Niveau 1 : Actions de maintenance relativement simples, qui ne nécessitent pas de connaissance approfondie du Produit et peuvent donc être réalisées par une personne non experte de manière autonome (le client in situ par exemple)
  • Niveau 2 : Actions de maintenance nécessitant l’intervention d’une personne formée et ayant une certaine connaissance interne du Produit (un mainteneur in situ, ou chez ledit mainteneur).
  • Niveau 3 : Actions de maintenance particulièrement complexes, nécessitant l’intervention de personnes formées, ayant une connaissance particulièrement poussée du Produit et requérant des outils spécifiques (les ingénieurs Support ou même de Conception du Fabricant, en usine Fabricant).

Exemples :

  • Niveau 1 : Le nettoyage de votre grille-pain en récupérant via une trappe les miettes tombées et accumulées au fond de celui-ci, le reboot d’un produit comportant du logiciel s’il y a manifestement un problème (écran bleu Windows…), le remplacement des piles de votre télécommande de télé, l’entretien de votre appartement…
  • Niveau 2 : Changement d’un relais électrique, reconfiguration/reparamétrage d’un logiciel de votre robot chirurgien, dépannages divers...
  • Niveau 3 : Changement d’un SoM processeur suite à une décharge électrostatique (DES), codage d’une mise à jour logicielle pour prendre en compte un défaut qui n’a jamais été vu en validation avant mise sur le marché du produit, ...
FMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability Niveaux de maintenance AFNOR ingénierie
L'AFNOR définit même 5 niveaux possibles

Downtime/Uptime

La maintenance peut se faire en downtime du Système, ou même uptime si le système est prévu pour.

Exemple :

  • Vous devez remplacer l’un des moteurs de votre drone UAV. Il sera certainement souhaitable de le poser au sol et l’éteindre avant de ce faire... C’est donc un downtime pour votre drone car il est hors service durant la durée de l’intervention.
  • Vous devez mettre à jour le logiciel d’un microcontrôleur de votre drone. S’il a été prévu pour, peut-être que vous pouvez pousser cette mise à jour en over-the-air (OTA) pendant que ce drone est en train d’opérer (voler en haute altitude et haute endurance et en train de faire des prises de vues d'une zone à surveiller).

Ceci se pense dès la conception de son Produit.

Drone patroller FMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability
Et hop ! Une petite mise à jour en vol

Association à la Disponibilité et Fiabilité

Ces notions sont associées dans l’acronyme RAM (resp. RAMS) : Reliability, Availability, Maintainability (resp. idem + Safety).

En français on parle de FMD et FMDS (Fiabilité, Maintenabilité, Disponibilité, Sécurité/Sûreté)

FMD fiabilité Maintenabilité Disponibilité RAM reliability Maintainability availability
Fiabilité vs. Disponibilité vs. Maintenabilité

Disponibilité

Je reviendrai dans un futur article sur la Disponibilité d’un Produit. Pour l’heure, on peut déjà dire que la Disponibilité est la probabilité qu’un Produit soit prêt et fonctionnel au moment où je souhaite m’en servir. On intuite alors que si le Produit est difficilement maintenable, il passera peut-être plus de temps en atelier réparation que sur le terrain à fonctionner si en plus le taux de Fiabilité est faible.

Maintenabilité basse --> Disponibilité impactée négativement !

Exemple :

  • Votre Produit concasseur de pierres tombe en panne toutes les 10h d’utilisation car de la poussière vient s’insérer dans tous les équipements, et finit par créer des courts-circuits.
  • Il faut 2h pour ouvrir, changer les cartes électroniques impactées, refermer
  • Mais 2 mois sont nécessaires pour commander la nouvelle carte et la recevoir
  • Disponibilité sur la période = 10h de fonctionnement/(10h de fonctionnement + 2h de changement de carte + 352h ouvrées pr approvisionnement de la carte) = 2.7% !
  • Solution : augmenter l’Indice de Protection IP des boîtiers carénant l’électronique --> Maintenance évolutive // ou constituer un stock roulant de cartes de rechange pour jouer sur la réactivité de la réparation --> Maintenance corrective facilitée, etc.
concasseur fiabilité FMDS RAMS Maintenabilité réparabilité maintainability
Belle machine tout de même

Fiabilité

Et quel est le lien avec la Fiabilité ?

Les actions de maintenance préventives --> jouent en faveur de la Fiabilité

Exemple :

  • Même concasseur de pierres que ci-dessus
  • Nettoyer les boîtiers et les cartes toutes les 9h de fonctionnement (préventif) va prendre 1h, mais évitera les 2 mois d’attente….

Comment penser à la Maintenabilité d’un Système qu’on est en train de concevoir et qui n’existe même pas encore ?

La Maintenabilité peut être exprimée sous plusieurs formes :

  • Sous la forme d’un temps
  • Sous la forme d’un coût
  • Sous la forme d’une fréquence
  • Sous la forme d’outils à utiliser exclusivement
  • Sous la forme d’un lieu d’intervention
  • Sous la forme de compétences et de formations pour des personnes désignées
  • Ou combinaison de tout ou partie de ces différents points.

Il s’agit alors, dans sa conception de Produit, de se donner des contraintes et des objectifs pour satisfaire au choix un temps, un coût, une fréquence d’intervention, des outils, etc.

Exemple : Je souhaite que mon Système soit maintenable pour la maintenance de niveau 2 en moins de 4h par 1 personne formée, avec outils courants, sur site client.
→ ici c’est le temps, le nombre de personnes et leur formation préalable, les outils et le lieu qui priment.

Comment concrètement prendre en compte la Maintenabilité dans sa Conception d’un Produit ?

Adopter une démarche d’Ingénierie Systèmes

Vous avez des contraintes et objectifs (cf. paragraphe ci-dessus) sur cette maintenance que vous avez réfléchi en interne de votre entreprise, et avec vos clients.

Dans votre analyse de Besoin, intégrez ces objectifs et ces contraintes sous formes d’Exigences de Besoin.

Ensuite, lors des déclinaisons successives pour passer d’un besoin à une Spécification, puis à une Conception, puis à un Développement : définissez clairement quelle est cette maintenance (quelles réparations ? de quels composants hardware, software, mécanique ? Par qui ? Avec quels outils ? En quelles conditions ? En combien de temps ? etc.).

Mettez en place l’architecture Produit en face afin de respecter ces exigences : architecture produit et/ou l’infrastructure autour de ce produit également.

Exemple : si on pense IoT

  • Serveurs
  • Réseaux de communication
  • Bootloaders, OS, Logiciels applicatifs
  • Dashboards
  • Etc.
Cycle en V hybride ingénierie systèmes projet complexe
Le Cycle de développement Hybride que je recommande pour mener à bien des projets sur des Systèmes Complexes

Dans le coût total d’un Système (et également dans ce qu’il peut rapporter en termes de Chiffre d’Affaires), les phases de Maintenance ne sont pas à négliger. Pour ce coût total, on parle de TOC (Total Cost of Ownership).

Trouver et appliquer les textes pertinents pour son Produit

Des Méthodes pour assurer la Maintenabilité de son Produit (la définir, et la vérifier) se trouvent dans des normes. Les trouver et les lire sera des plus instructif !

Exemple : IEC 60706

FMDS RAMS ISO EN 60706 Maintenabilité Réparabilité Maintainability
Saine lecture pour le coucher

Prévoir un Manuel de Maintenance

Rédigez en parallèle de la conception de votre Système le processus à suivre pour :

  • Repérer les problèmes sur votre Produit lorsqu’utilisé par vos clients
  • Les résoudre (maintenance proactive ou réactive)
  • En capitaliser une liste ainsi que leurs occurences
  • Les outils et EPI nécessaires

Le fait de penser à ce processus en amont implique de penser aux parties utiles de notre Système qu’il faudrait avoir pour la maintenance, les outils, l’interface entre les 2 etc. Et y penser permet de mettre en place tout cela avant même que le Produit n'arrive sur le marché.

Vous vérifiez de manière certes amont mais tout à fait pragmatique si l'architecture que vous êtes en train de constituer pour votre Produit (et ses outils éventuels) pourra bien être mise en oeuvre comme attendue sur le terrain pour atteindre les Spécifications définies.

SUZUKI maintenance manuel FMDS RAMS Maintenabilité Maintainability Réparabilité
Manuel de Maintenance SUZUKI (pas forcément obligés d'aller tout de suite à ce niveau de détail)

Exemple : éléments qui peuvent apparaître comme manquants lors de la rédaction d'un manuel, même préliminaire

  • Trous d’Homme pour accéder aux parties où il faut intervenir dans le Produit
  • Clés spéciales pour monter/démonter
  • Connectique accessible pour update logicielle

De la même manière qu’il y a plusieurs niveaux de Maintenance, il peut y avoir plusieurs niveaux de Manuels de Maintenance pour les intervenants qui officient sur ces différents niveaux.

Prévoir des tests post maintenance dans ces Manuels de Maintenance

Pour s’assurer que tout est OK une fois que la personne en charge des réparations a effectué la maintenance du Produit (qu’elle eut été réactive ou proactive) : des tests sur ce Produit sont à faire avant de le déclarer à nouveau apte au fonctionnement.

Les tests de ce manuel vont jouer également sur le Design du Produit. Si vous souhaitez que le mainteneur puisse faire un « passage de valise » sur le Système après sa réparation, alors il faut qu’il y ait un connecteur accessible quelque part sur votre Système ainsi qu’un processus logiciel associé à la Maintenance en son sein !

FMDS RAMS Maintenabilité Maintainability Réparabilité
Belle valise

Penser à la gestion prévisionnelle des pièces détachées

A la suite de votre démarche d’Architecture Systèmes, comportant un certain nombre de tests de Fiabilité, vous vous rendez compte que certaines composantes de votre Produit sont soumises plus que les autres à la dégradation.

Exemple :

  • Hélice d’un propulseur de bateau soumis à la cavitation
  • Carte électronique soumises aux décharges électrostatiques

Il semble donc une bonne idée d'en prévoir sous forme de pièces détachées un stock de roulement, chez vous, votre client ou votre mainteneur, afin de dépanner au plus vite les Produits touchés (et ainsi impacter favorablement la Disponibilité du Produit).

Les activités à prévoir pour ces composants seront nombreuses :

  • Approvisionnement
  • Enregistrement en inventaire
  • Stockage (en conditions contrôlées potentiellement)
  • Packaging
  • Logistique
  • Remontage quand besoin sur un Produit défectueux
  • Récupération du composant dégradé
  • Destructions/recyclage du composant dégradé

Si votre entreprise est capable de mettre en place et coordonner ces activités, pas de problème.

Sinon, peut-être vaut-il mieux ne pas mettre ce composant problématique dans votre pPoduit et penser dès la Conception à modifier l’architecture Produit ? D’où l’utilité de penser à ces concepts pendant les phases amonts de votre Développement.

COTS gestion maintenabilité réparabilité FMDS RAMS
Gestion des COTS

Quelques mots pour terminer

Par ce modeste article, j’espère avoir éclairé ce qu’est la Maintenance et la Maintenabilité/Réparabilité d’un Produit.

Je ne puis insister assez sur le fait de penser à la Réparabilité de son Produit dès les phases de Spécification et Conception de ce dernier. Cela permet d’anticiper cette phase cruciale (niveau coûts et… Chiffre d’Affaires !) qu’est le Support.

L’Architecture Systèmes est un moyen très performant de se poser ces questions qui fâchent dès le début, et ainsi ne pas négliger ce sujet ni se retrouver piégé ensuite avec un Système difficilement réparable mais dont on doit assurer la Maintenance.

Aurélien NARDINI

Un Système Sans Problème est une ressource de connaissances et de savoir-faire pratiques, avec exemples concrets.

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