La maintenance distribuée au cœur d'une économie circulaire : contribution à sa mise en œuvre et à son évaluation

Distributed maintenance at the heart of the circular economy : contributing to its implementation and evaluation

• Auteur / Autrice : Rony Djeunang Mezafack
• Direction : Zineb Simeu-Abazi, Maria Di Mascolo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et productique
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences pour la conception, l'optimisation et la production (Grenoble, Isère, France)
• Jury : Président / Présidente : Saïd Noureddine Zerhouni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rosa Abbou, Van-Dat Cung
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Levrat, Abderrahman El Mhamedi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logistique (gestion)

Programmation non linéaire

Modélisation des données (informatique)

Maintenance conditionnelle

Mots clés libres

Maintenance

Logistique

Atelier de maintenance

Modélisation

Evaluation des performances

Optimisation

Maintenance

Logistics

Repair shop

Modeling

Performance evaluation

Optimization

Résumé

La thèse se concentre sur le domaine de la maintenance des sites de production géographiquement distribués dans le contexte de l'économie circulaire. Les sites de production sont confrontés à des défis majeurs en termes de coûts et de disponibilité des équipements. Pour atténuer ces défis, une approche de maintenance distribuée est adoptée, intégrant la centralisation des opérations de maintenance corrective au sein d'un Atelier de Maintenance Central (AMC) et la mise en œuvre d'opérations de maintenance préventive par le biais d'un Atelier de Maintenance Mobile (AMM). Cette approche vise à optimiser les coûts tout en garantissant une disponibilité élevée des équipements.La première contribution de la thèse réside dans la méthodologie de conception et d'évaluation des performances de l'AMC. En utilisant la théorie des réseaux de files d'attente, un modèle de gestion des stocks de composants est proposé, tenant compte du cycle de vie des équipements et des principes de l'économie circulaire. L'application de ce modèle dans le secteur ferroviaire montre la possibilité de remettre en état 90% des composants en fin de vie, avec une réduction de plus de 6% des coûts de maintenance corrective sur une période de 10 ans.La deuxième contribution porte sur la conception et l'optimisation des opérations de maintenance préventive et de transport, en intégrant des contraintes environnementales et des limites de capacité des véhicules. Un modèle basé sur la programmation linéaire est développé pour ordonnancer ces opérations sur un horizon stratégique, permettant une réduction significative des coûts de maintenance préventive pouvant atteindre 50%. De plus, une méthode de réordonnancement dynamique est proposée pour faire face aux défaillances imprévues.Les résultats de la thèse sont consolidés par la publication de deux articles de journal et huit articles de conférences internationales. Cependant, des axes de progression sont identifiés, notamment l'exploration de modèles d'évolution continue de l'état de santé des composants et l'intégration de l'optimisation conjointe des coûts de maintenance distribuée.En conclusion, cette thèse apporte des méthodologies novatrices pour la conception, l'évaluation de performances et l'optimisation de la maintenance distribuée dans un contexte d'économie circulaire. Ces approches visent à améliorer la disponibilité des sites de production géographiquement distribués tout en réduisant les coûts des opérations de maintenance, ouvrant ainsi la voie à des pratiques de maintenance plus efficaces et respectueuses de l'environnement.

The thesis focuses on the field of maintenance for geographically distributed production sites in the context of the circular economy. Production sites face significant challenges in terms of equipment costs and availability. To mitigate these challenges, a distributed maintenance approach is adopted, integrating the centralization of corrective maintenance operations within a Central Maintenance Workshop (CMW) and the implementation of preventive maintenance operations through a Mobile Maintenance Workshop (MMW). This approach aims to optimize costs while ensuring high equipment availability.The first contribution of the thesis lies in the methodology for the design and performance evaluation of the CMW. Using queueing network theory, a component stock management model is proposed, considering equipment lifecycle and circular economy principles. The application of this model in the railway sector demonstrates the possibility of refurbishing 90% of end-of-life components, with a reduction of over 6% in corrective maintenance costs over a 10-year period.The second contribution focuses on the design and optimization of preventive maintenance and transportation operations, incorporating environmental constraints and vehicle capacity limits. A linear programming-based model is developed to schedule these operations over a strategic horizon, resulting in a significant reduction in preventive maintenance costs of up to 50%. Furthermore, a dynamic rescheduling method is proposed to address unforeseen failures.The thesis's findings are supported by the publication of two journal articles and eight international conference papers. However, avenues for further research are identified, including the exploration of models for continuous component health state evolution and the integration of joint optimization of distributed maintenance costs.In conclusion, this thesis introduces innovative methodologies for the design, performance evaluation, and optimization of distributed maintenance in a circular economy context. These approaches aim to enhance the availability of geographically distributed production sites while reducing maintenance operation costs, thus paving the way for more efficient and environmentally friendly maintenance practices.