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CHAPITRE DU LIVRE: LA E-MAINTENANCE
Auteurs : B. Iung – E. Levrat
2 idées fortes sont à la base de la genèse de ce chapitre et de sa structuration.
a) Proposer un « framework » (un cadre) de définition et de modélisation de la emaintenance en s’appuyant sur le principe de « enterprise architecture » (EA)
comme défini dans les « Interoperable Enterprise Systems ».
« EA is an organized collection of ingredients (tools, methodologies, modelling
languages, models, etc.) necessary to architect or re-architect whole or part of an
enterprise. For a given Enterprise, the architecture describes the relationships
among the mission assigned to the enterprise, the work the enterprise does, the
information the enterprise uses, and the physical means, human labor, and
information technology that the enterprise needs1”
Dans notre cas, nous voulons “architecturer”, Ingénieriser (au sens Ingénierie
Système de l’AFIS) la fonction e-maintenance de l’entreprise dans le contexte
global de l’entreprise (la maintenance n’est qu’un moyen pas un but)2.
Cette notion d’Architecture d’Entreprise est aussi un des fondements de l’atelier
MEGA dans la proposition de ces différents modèles pour accompagner les
managers dans leur programme de formalisation. Les termes utilisés dans ce
chapitre sont définis dans l’atelier MEGA (http://www.mega.com). La structuration
déduite de ce positionnement doit faire appel aux autres chapitres pour détailler
les points introduits dans ce chapitre [Lien avec l’idée du fil conducteur]
b) Utiliser le framework pour démontrer que la e-maintenance est
« scientifiquement » autre chose qu’une mosaïque, un patchwork de
technologies, de normes, … tel que perçu la plupart du temps à travers les
publications en e-maintenance. Dilemme : Est-ce que le e de e-maintenance ne
matérialise que l’aspect NTIC ou est ce que le e de e-maintenance est une
nouvelle manière d’appréhender la maintenance pour faire face à de nouveaux
1
Papier de Vernadat ou Chen ou Doumeingts sur l’Interopérabilité en Enterprise. Proposition des cadres
GERAM, CIMOSA, …
2
Une autre voie serait d’utiliser l’approche MDA (Model Driven Architecture) basée sur quatre niveaux de
modèles (Modèle CIM, PIM, PSM) ou le cadre de modélisation de Zachman
besoins (en sachant que cette nouvelle forme n’a émergé que consécutivement à
l’émergence des NTIC).
1- E-maintenance : Une nouvelle manière d’appréhender la maintenance pour
répondre aux besoins actuels de la e-entreprise.
Ce sous chapitre, en lien avec le chapitre 1 doit clairement mettre en évidence la
justification de la e-maintenance: le pourquoi de son émergence (les services3
attendus), premièrement d’un point de vue industriel vis-à-vis d’un contexte
d’Entreprise, et deuxièmement d’un point de vue académique pour répondre aux
verrous industriels posés. Il doit aussi donner une définition de la e-maintenance
fondée sur une synthèse des définitions existantes.
Dans la justification, il faut faire attention à ce qui est un besoin d’évolution de la
maintenance suite à l’évolution du besoin produit en entreprise (variabilité,
accélération des flux…), de ce qui est la justification du e en relation avec les
NTIC. Dans tous les cas, la finalité de la e-maintenance n’a de sens que par
rapport à la finalité de l’entreprise (cycle de vie système : phase du maintien en
condition opérationnelle). 2 manières d’appréhender le e4
• La e-maintenance découle d’une nouvelle façon d’envisager la
production (e-manufacturing) qui découle d’une nouvelle façon
d’envisager le business (e-business) qui découle d’une nouvelle façon
d’envisager le travail5 (e-work) -> nouvelles fonctionnalités ; la emaintenance est requise par la nouvelle façon de travailler (c’est une
nouvelle façon de pensée qui est indépendante des TECHNOLOGIES
exploitées même si elles sont sous-jacentes). Par exemple, les
nouvelles relations clients-fournisseurs du niveau business impliquent
une reconsidération des relations clients-fournisseurs du niveau
maintenance.
• La e-maintenance résulte d’une utilisation des NTIC (mais quel est
alors le sens en terme de besoin) pour répondre à une architecture plus
coopérative-distribuée
… oui mais c’est quand même l’emergence des NTIC qui a permis de
reconsidérer les façons de pensée en entreprise (modification des relations, des
services, pas directement des composants) .
L’introduction au sous-chapitre suivant est faite, sur la base du cadre, en
reprenant l’élément clé : La e-maintenance est une fonction majeure de la eentreprise (pour répondre aux évolutions), donc la nécessité de positionner
clairement cette fonction dans ce contexte d’entreprise.
3
Un service est l'élément de découpage d'une application (de e-maintenance) qui est mis à la disposition de
l'utilisateur final de cette application dans le cadre de son travail
4
Proposition de Baldwin: What represents the e in e-maintenance ? E-Maintenance = Excellent Maintenance =
Efficient Maintenance + Effective Maintenance + Entreprise Maintenance
5
Voir le papier de Shimon Y. Nof dans PP&C de 2003 vol. 14, n°8, Design of effective e-work : review of models,
tools and emerging challenges
2- Le contexte de la fonction e-maintenance en Entreprise
Ce sous chapitre doit clairement positionner l’intégration6 de la e-maintenance en
entreprise pour répondre aux besoins émergents du e-manufacturing vs. ebusiness. Comme dans une approche système, il nous faut définir la emaintenance vis-à-vis de son environnement immédiat (autres processus de
l’entreprise, contraintes majeures…) avant d’en détailler le contenu dans les
autres sous chapitres. La finalité de la e-maintenance est dictée par son
environnement : quels sont les services attendus de la e-maintenance vis-àvis de la finalité de son environnement ? Au sens de MEGA cela correspond
au minimum à définir un diagramme d’environnement.
Quelques items à développer dans ce sous-chapitre
- Avec quels acteurs de l’environnement la E-maintenance interagit (acteurs
récepteurs ou émetteurs de flux) ?
- Avec quels processus clés de l’environnement- de ces acteurs (e-business,
e-manufacturing) la E-maintenance interagit ?
o Intégration verticale (entre niveaux de type ERP, MES …) de la emaintenance avec certains processus clés de l’environnement de
niveau hiérarchiques différents
o Intégration horizontale de la e-maintenance avec des processus
clés de même niveau.
- Quels sont les flux échangés (informations, connaissance, matière,
ressources…) en émission et réception ? Quels sont les éléments
déclencheurs de la e-maintenance (flux, temporisateur…)
- Standardisation sur l’intégration verticale et horizontale de la emaintenance (i.e. IEC/ISO 62264) …
Le contexte de la e-maintenance en entreprise étant ainsi positionné, le prochain
sous chapitre est introduit comme un chapitre de définition du quoi de la emaintenance : Nécessité de décomposer cette fonction pour faire apparaître les
processus métiers clés de la e-maintenance dont certains consomment ou
produisent les flux échangés avec l’environnement.
Vertical
Integration
ISA-95
Part 3 & 4
ISA-95
Part 1 & 2
ERP
Horizontal
Integration
MES
Smart Sensors
E-maintenance et son environnement
6
CMMS
CMOpS
CMS
MES
PDA, PLCs, …
E-maintenance et son intégration
L’intégration consiste à assembler les différentes parties d’un système et à assurer leur compatibilité ainsi que le
bon fonctionnement du système complet. Faire tomber les barrières fonctionnelles et organisationnelles au sein
des entreprises afin que l’ensemble soit vu comme un tout cohérent. L’intégration n’est pas un but en soi. C’est
un moyen d’assurer la cohérence de l’entreprise. L’interopérabilité des systèmes n’est aussi qu’un moyen parmi
d’autres pour faciliter l’intégration [HDR Hervé Panetto]
3- Les processus métiers de la e-maintenance
Ce sous chapitre a pour objet de définir les processus métiers (compétence ou
regroupement de compétence) de la e-maintenance (processus interne) en sachant
que chaque processus est une chaîne de valeur fournissant un des services
attendus (i.e. mettre en œuvre l’action anticipative de maintenance la plus adaptée à
la situation) à un acteur interne ou externe à la e-maintenance. Cette chaîne est
décrite par une séquence d’activités de transformation (contribution d’un métier à la
chaîne de valeur d’un processus ; diagramme fonctionnel de processus) et est en
interaction avec des acteurs métiers.
A ce stade, les processus et leurs activités de décomposition ne préjugent d’aucune
organisation voire d’infrastructure.
Le schéma des processus est équivalent à un BPM (Business Process Management)
(i.e. détection puis diagnostic puis pronostic puis aide à la décision puis planification
puis …) par service attendu. Un processus peut apparaître dans plusieurs BPM. La
résultante des BPM matérialise une vue conceptuelle de la e-maintenance: le quoi
de la e-maintenance (cartographie des processus de la e-maintenance).
Le chaînage des processus (et des activités) repose sur une sémantique métier qui
requiert nécessairement une interopérabilité sémantique7 [Lien avec la Smaintenance] ou une ontologie en e-maintenance.
Les activités peuvent opérer sur des données, des informations et/ou des
connaissances. Les activités font appel à des techniques classiques ou plus
évoluées (i.e. réseaux de neurones) pour supporter ces opérations.
Ce sous chapitre étant une vue conceptuelle des processus métiers, le sous-chapitre
suivant, pour se rapprocher des applications réelles, va s’attacher à définir les
organisations potentielles en e-maintenance dont chacune résulte d’une projection
particulière de ces processus sur des acteurs réels localisés sur différents sites.
4- e-maintenance et organisation
Ce sous chapitre a pour objectif de définir quelles sont les organisations les plus
adaptées pour mettre en œuvre la e-maintenance. Les éléments du sous-chapitre 3
sont ainsi à projeter sur une ou plusieurs organisations de e-maintenance.
Une organisation consiste à définir les acteurs concrets8 de la e-maintenance et
leur site de localisation (élément de l’organisation tel que un service, un
département, une personne…), à définir les enchaînements de procédures
permettant de mettre en œuvre un processus dans l’organisation (i.e. procédures
enchaînées sur plusieurs sites géographiquement différents), et à placer chaque
procédure sous la responsabilité d’un acteur (séquence d’opérations à réaliser par
chaque acteur : un logigramme).
7
L’EIF (European Interoperability Framework) propose de structurer l’interopérabilité en 3 niveaux:
interopérabilité de niveau sémantique (conceptuel), interopérabilité de niveau organisationnel et interopérabilité
de niveau technologique.
8
Un acteur représente une personne ou un groupe de personnes qui interviennent dans les processus ou dans le
système d'information de l'entreprise. Un acteur peut être interne ou externe à l'entreprise :
- Un acteur interne représente un élément de l'organisation d'une entreprise tel qu'une direction, un service ou un
poste de travail. Il est défini à un niveau plus ou moins fin en fonction de la précision à fournir sur l'organisation.
Ex : la direction financière, la direction commerciale, le service marketing, l'agent commercial.
- Un acteur externe représente un organisme qui échange des flux avec l'entreprise. Ex : Client, Fournisseur,
Administration
Le site est interne ou externe à l’entreprise et peut préjuger d’une sous-traitance de
compétences.
La représentation de l’exécution organisationnelle de ce processus peut se faire sous
la forme de workflow « organisationnel » qui se matérialise entre autres par : le
début et la fin du workflow, les opérations à accomplir durant le traitement, les
éléments algorithmiques d’enchaînement des opérations, les acteurs interagissant
avec les opérations, les flux d’information échangés avec les acteurs. Seule
l’allocation des ressources aux opérations n’est pas réalisable à ce stade
organisationnel et fait plutôt l’objet du sous-chapitre 5 (de ce chapitre) pour
développer des workflow techniques.
Les types d’organisation peuvent se décliner par rapport à la métrique EICM
"Enterprise Integration Capability Model" de (Hollocks et al., 1997) afin de proposer
une métrique en 5 niveaux de caractérisation de l’organisation (évolution à partir du
niveau 2, d'une forme de hiérarchie classique basée sur la coordination vers une
forme, pour le niveau 5, d’organisation "très à plat" (hétérarchie, "flat structure")
basée sur une auto-organisation satisfaisant aux critères d'adaptabilité et d'agilité ;
une organisation en réseau).
Niveau 5: Adaptable
Niveau 4: Interopérable
Niveau 3: Visible
Les processus sont capables de s'auto organiser et de s'adapter à
des variations inconnues de leur environnement
Les processus peuvent coopérer en utilisant les services d'autres
îlots pour atteindre leurs objectifs
Les processus sont capables de s'informer mutuellement en
produisant des données compréhensibles pour leur environnement
Les processus sont coordonnés par des liens rigides
Les processus sont cloisonnés et opèrent de façon indépendante
Niveau 2: Rigide
Niveau 1: Processus
Fragmentés
Tableau 1: Métrique "Enterprise Integration Capability Model" (Hollocks et al,1997)
Le type d’organisation induit nécessairement de nouvelles activités (et opérations
associées) liées (a) à une répartition des opérations sur des acteurs potentiellement
localisés sur des sites différents et (b) à la nécessité de faire fonctionner le
processus comme un tout. Ces nouvelles activités sont de la communication, de la
collaboration, de la négotiation…
Par rapport aux services attendus en e-maintenance (voir §1) consécutif à une
nouvelle façon d’envisager la maintenance compte tenu des évolutions ebusiness vs e-manufacturing, l’organisation la plus adaptée pour la emaintenance se situe plutôt au niveau 4 voire 5 qu’aux niveaux classiques 1-23. Le niveau 4 est assimilable à une organisation distribuée – coopérative [Lien
avec le chapitre 2 et celui sur l’organisation].
L’organisation étant définie, le sous chapitre suivant a pour objet d’identifier les
composants génériques techniques qui peuvent être assemblés et utilisés pour
supporter physiquement les opérations.
5- Architecture de service et de données de la e-maintenance
Ce sous chapitre a pour objectif de définir quels sont les composants génériques
capables de supporter physiquement les différentes opérations affectées aux acteurs
du niveau organisationnel. La notion de généricité permet de définir des classes de
composants qui supportent un même type d’opération. Le choix d’un composant pour
constituer une infrastructure type fait l’objet du sous chapitre 6 de ce même chapitre.
Ces composants sont des RESSOURCES matérielles, logicielles, informatiques…
qui supportent principalement la communication (réseau filaire, réseau sans fil,
routeur, Internet…), le traitement (technologie Agent, technologie Web, PLC,
capteurs
intelligents…)
et
le
stockage
(Bd,
serveur
…)
des
données/informations/connaissances rattachées à chaque opération. A ces
composants peut s’ajouter des composants de présentation ou de visualisation des
données/informations/connaissances (i.e. interface spécifiques), des composants
pour rechercher des D/I/C …
Les opérations sont directement affectées à la finalité du processus métier
(composant générique du métier) ou à son organisation (composant générique d’une
organisation).
Les composants génériques étant définis, le sous-chapitre suivant a pour objet de
définir des architectures techniques détaillées de e-maintenance qui sont basées sur
un assemblage de composants spécifiques résultant d’un dimensionnement des
composants génériques à l’application de e-maintenance à supporter.
6- Infrastructure de e-maintenance
Ce sous chapitre a pour objectif de présenter des architectures techniques
détaillées (diagramme d’Infrastructure Technique) de e-maintenance qui sont
constitués d’un ensemble de composants matériels, logiciels, informatiques…
supportant chacune des opérations nécessaires au bon développement des
procédures donc des processus métiers.
Ces composants particuliers résultent d’un dimensionnement, d’une
paramétrisation adéquats des composants génériques au cas de l’application de emaintenance à traiter (processus métiers spécifiques à supporter).
L’infrastructure technique est donc définie par l’ensemble des ressources
nécessaires à l’exécution de toutes les opérations identifiées au niveau
organisationnel. Cette infrastructure comprend donc par exemple des réseaux, des
serveurs, des postes de travail avec les applications informatiques qui s’y rattachent,
des bases de données, des acteurs externes qui s’y connectent …
Une infrastructure se caractérise aussi par ses principes de fonctionnement
(infrastructure sans fil, à haute tolérance de panne, sécurisée…) et la mise en oeuvre
d’une interopérabilité technologique qui consiste à déployer les bonnes NTIC
concernant les normes pour présenter, stocker, échanger, traiter et communiquer
des D/I/C au moyen de matériels informatiques.
Des exemples d’infrastructure techniques en e-maintenance sont les plates formes
existantes comme ICAS, WSDF, TELMA
7- Normes et standards en e-maintenance
Ce sous chapitre a pour objectif de présenter et détailler les normes et les standards
les plus importants en lien avec la e-maintenance. Ces normes et ces standards
concrétisent la majeure partie des problèmes à résoudre relatifs aux interopérabilité
sémantique, organisationnelle et technologique.
Les principaux standards relatifs à la e-maintenance sont :
- IEEE 802.11x, EN457:1992 – ISO7731.
- IEC 62264 (Enterprise – Control system Integration) based on ANSI/ISA S95.
- ISO 15745 (Industrial automation application integration framework).
- MIMOSA9 (Machinery Information Management Open System Alliance) – IEEE
1232. MIMOSA CRIS. IEEE 1451, ISO-13373-1
- ISO 13374: Condition monitoring and diagnostics of machines.
- EN60204-1:1997/IEC60204-1 (Safety of machinery).
Certains de ces standards sont directement rattachés aussi à l’émergence du CBM
(Condition Based Maintenance). D’autres initiatives industrielles comme celle de
SEMATECH (http://www.sematech.org) sur les technologies de représentation de
données et de communication sont aussi à positionner dans ce sous-chapitre.
A ces standards orientés maintenance, des standards orientés plutôt technologie
informatique sont à citer comme le FIPA, XML
Infrastructure technique WSDF (Web-Services-based e-Diagnostics framework)
9
http://www.mimosa.org