MODELISATION DES COUTS DE MAINTENANCE : APPLICATION SUR L'INSTALLATION D'EXPERIMENTATION AIRIX

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1 3 e Conférence Francophone e MOélisation et SIMulation «Conception, Analyse et Gestion es Systèmes Inustriels» MOSIM 01 u 25 au 27 avril 2001 royes (France) MODELISAION DES COUS DE MAINENANCE : APPLICAION SUR L'INSALLAION D'EXPERIMENAION AIRIX Lionel DUMON, Laurent MOREL LIGERON S.A. âtiment Euclie, Parc es Algorithmes Saint-Aubin GIF SUR YVEE CEDEX Mail : RESUME : Cette présentation expose la émarche e moélisation u coût e qui a été mise en place au CEA pour préparer et optimiser l'exploitation e l'installation 'expérimentation AIRIX. L'installation AIRIX, récemment inaugurée, est un ispositif e raiographie X à haute énergie, nécessitant la mise en œuvre e technologies iverses et complexes. En particulier, les «tirs» effectués requièrent une isponibilité opérationnelle élevée e l'ensemble es équipements, sans oublier la sécurité. La nécessite onc 'y être planifiée, préparée. Un moèle e coût prévisionnel e a pu être établi pour : estimer le coût e, avant même la mise en exploitation, ientifier les articles critiques au sens e la isponibilité, optimiser les contrats e, à plus long terme, permettre aux exploitants 'optimiser le plan e. Ce moèle, inséré ans un outil informatique e gestion e base e onnée, permet 'analyser les conséquences es écisions relatives à l'organisation es tâches e sur les coûts e et sur la isponibilité e l'installation. MOS CLES : Plan e, isponibilité, coût global e possession, base e onnées. 1. INRODUCION AIRIX (Accélérateur à Inuction e Raiographie pour Imagerie X) est l'une es granes installations e la Direction es Applications Militaires (DAM) u CEA mise en œuvre ans le care u programme SIMULAION. La SIMULAION oit permettre e garantir la sûreté et la fiabilité es armes nucléaires lors e leur renouvellement. L'un es points clés e la SIMULAION passe par l'amélioration es moyens 'expérimentations froies, c'est-à-ire sans matière nucléaire. Le complexe AIRIX aura pour mission la réalisation e mesures raiographiques éclair e forte puissance, ainsi que autres mesures A compter e la fin e l'année 2000, l'installation entrera ans sa phase 'exploitation et evra fonctionner avec une isponibilité opérationnelle et une sécurité élevées. Un plan e a été élaboré. Par conséquent, il semblait nécessaire au CEA e construire un moèle afin 'estimer le coût e avant puis penant l'exploitation, cela ans une optique 'optimisation e la réaction es contrats e et 'amélioration u plan e. 2. MODELISAION DU COU DE MAINENANCE Le coût 'exploitation 'une installation telle qu'airix peut se écomposer en eux postes principaux : Le coût e qui regroupe les coûts es interventions correctives et préventives nécessaires pour maintenir l'installation au niveaux e isponibilité et sécurité requis. Il compren également l'ensemble es coûts logistiques nécessaires aux opérations e ainsi que les frais généraux imputables à l'existence 'une infrastructure e (hommes et équipements). Le coût 'expérimentation qui regroupe les coûts relatifs à l'utilisation effective e l'installation, ans le care e sa mission. Il est composé pour l'essentiel u coût

2 MOSIM 01 u 25 au 27 avril 2001 royes (France) relatif à l'équipe 'expérimentation, hors personnels e. Ce coût épen onc pour l'essentiel e l'effectif et e l'organisation e cette équipe 'expérimentateurs. Les éléments constitutifs u coût 'expérimentation (effectif et organisation e l'équipe 'expérimentateurs) sont en ehors u périmètre u moèle. L'étue a été focalisée sur la synthèse u coût annuel prévisionnel e. Le plus généralement, les coûts e 'une installation se écomposent comme suit : a b c e f g Coût e main 'œuvre 'intervention : temps passé x taux horaire Frais généraux e la fonction (main 'œuvre inirecte, énergie, outillages, etc.) Coût e possession es stocks 'article e rechange Consommation en articles e rechange (achat, transport, passation e commane) Contrats forfaitaires e (part inépenante u nombre 'interventions) ravaux sous-traités sur interventions (contrats en épense contrôlée) Coût 'arrêt 'expérimentation Les coûts b, c et e sont its coûts fixes, car ils sont inépenants u nombre 'interventions réalisées sur une année 1. Les coûts a,, f, g sont its coûts proportionnels car ils épenent irectement u nombre 'interventions e réalisées penant l'année. On appelle coûts irects e l'ensemble es coûts relatifs à la réalisation es opérations e (approvisionnements et frais aministratifs compris). Les coûts irects regroupent les rubriques a à f Analyse es tâches e Le principe e base u moèle proposé consiste à effectuer un calcul prévisionnel e coût irect et 'inisponibilité pour chacune es tâches éfinies ans le plan e. En effet, le plan e e l'installation recense et éfinit : les tâches e préventive (opérations périoiques estinées à éviter l'apparition e éfaillances), les tâches e corrective (opérations estinées à remettre en état le matériel après apparition 'une éfaillance). Les paramètres utilisés ans la synthèse es taux e isponibilité (Dia) et coûts irects e (Ca) sont les suivants : Symbole Graneur physique associée Unité imensionnelle I Fa λ K 3 n aux 'inisponibilité consécutif à une tâche e (prévue au plan e ) Fréquence annuelle prévisionnelle e la tâche e aux e éfaillance e l'article (ou sous-ensemble) concerné. λ= 1 /. Durée 'arrêt (inisponibilité) consécutif à une tâche 2 Coefficient correcteur caractérisant es articles fortement ou faiblement contraignants en termes 'inisponibilité Périoicité e la tâche e préventive sans imensions an -1 h -1 ou tir -1 h sans imensions Population e l'article sans consiéré sur l'installation imensions AIRIX (nombre 'unités) ableau 1. Paramètres utilisés h On appelle coûts inirects e l'ensemble es coûts engenrés par l'inisponibilité e l'installation (renouvellement 'une campagne 'essais, personnel inutilisé, etc.) les coûts inirects e corresponent à la rubrique g. 1 Nota : Le coût e possession es stocks (c) n'est pas complètement inépenant u nombre 'interventions car il épen u volume e matériel stocké. Par hypothèse, on suppose l'inépenance e ces onnées. 2 en corrective, cette urée 'arrêt oit inclure les temps logistiques e préparation e l'intervention et 'arrivée es équipes sur les lieux. 3 K est un coefficient ponérateur u taux e éfaillance, il n'intervient onc pas ans le calcul e l'inisponibilité en préventif

3 MOSIM 01 u 25 au 27 avril 2001 royes (France) 2.2. Calculs e l'inisponibilité relative à une tâche e Selon les ifférents cas, le taux 'Inisponibilité (I) s'exprime (e manière simplifiée) 4 par : âches e Corrective âches e préventive Cas 'un exprimé par tir λ..k. A Cas 'un exprimé en heures Cas 'un infini (Pièces e structure) I = λ..k 0 ableaux 2. Calcul e l'inisponibilité La urée 'inisponibilité annuelle Dia, imputable à la tâche, s'exprime alors : Dia = I. Le résultat s'exprime en h/an. Le paramètre représente le nombre 'heures ans une année (ici = 8760). Le paramètre A représente le nombre e tirs machines effectués ans une année. N : pour affiner l'efficacité u moèle il convient 'ientifier les tâches e telles que I = 0. Il s'agit es tâches qui, par nature, ne provoquent pas 'inisponibilité 'installation (exemple : réglages en cours e fonctionnement) Calculs u coût irect imputable à une tâche e Selon les ifférents cas, la fréquence annuelle 'une tâche (Fa) s'exprime par : âches e Corrective âches e préventive Cas 'un exprimé par tir Fa A. λ. Cas 'un exprimé en heures Fa. λ Cas 'un infini (Pièces e structure) = =. 0 ableau 3. Calcul u coût irect (coût e main 'œuvre + coût es articles e rechange + autres coûts éventuels (logistiques)). Le coût annuel e (CAM) s'exprime alors : CAM = b + c + e + t i= 1 (Cai + α.diai ) t représente le nombre e tâches e prévues au plan e. i caractérise chaque tâche e. α correspon au coefficient e proportionnalité entre le coût 'arrêt 'expérimentation et le temps 'inisponibilité e l'installation, sur un an. Ce coefficient e proportionnalité étant à ce jour inconnu, l'application informatique associée met uniquement en évience le nombre 'heures 'inisponibilité prévisionnelle en cumul annuel. 3. APPLICAION SUR LA ASE DE DONNEES DES ACHES DE MAINENANCE Ce moèle e calcul es coûts e a pu être mise en œuvre sur la base e onnées qui contient : l'inventaires es équipements : arborescence «logistique», l'inventaire es tâches e préventives, correctives, logistiques : plan e, le lien entre les tâches e et les équipements. Pour cela, un outil e moélisation / simulation a été spécialement éveloppé car la base e onnées es tâches e n'est pas une GMAO "conventionnelle" u commerce, mais une base e onnées spécifiquement élaborée pour le projet u CEA. La base e onnées relationnelle obtenue correspon au type e structuration suivante : Le coût irect annuel e Ca, imputable à la tâche s'exprime alors Ca = Fa n Ct, où Ct représente le coût irect e la tâche e 4 on consière que les équipements sont en série, onc lorsqu'une unité est éfaillante l'installation est inisponible.

4 MOSIM 01 u 25 au 27 avril 2001 royes (France) Ces formulaires comportent : Un filtre permettant e sélectionner un article (coe LCN ) ainsi que les articles qui le constituent. Un filtre permettant e sélectionner une seule catégorie e tâches e (préventif, correctif, logistique). Une commane permettant e trier parmi les tâches e affichées, les tâches les plus pénalisantes en terme 'inisponibilité ou en terme e coûts irects. Figure 1. Structuration e la base e onnées Cette base e onnées est pilotée par une interface utilisateur éiée au fonctionnement u moèle e coût e Menu général L'interface utilisateur e cet outil e moélisation / simulation recherche la simplicité. Le menu général onne accès aux fonctionnalités suivantes : «LCN» : accès aux onnées e l'arborescence logistiques et notamment aux valeurs es associées à chaque article. «Inisponibilité» : accès au tableau e synthèse es tâches prévisionnelles e analysées au point e vue es urées 'inisponibilité. «Coût irect» : accès au tableau e synthèse es tâches prévisionnelles e analysées au point e vue es coûts irects. Paramétrer les taux horaires e main 'œuvre, pris en compte pour l'évaluation es coûts irects (prévisionnels) e. Etat es onnées moifiées suite aux simulations, pour écision. Les tâches e et articles LCN ayant étés moifiés sont listés pour permettre leur prise en compte ans le plan e, si cela est écié Interfaces «Point e vue inisponibilité» et «Point e vue coût irect» Ces interfaces permettent respectivement 'effectuer es simulations sur les temps annuels 'inisponibilité et sur les coûts irects. Ces formulaires se présentent sous la forme 'une liste es tâches u plan e, faisant apparaître les onnées 'inisponibilité (respectivement, les onnées e coût irect) imputables à chacune es tâches. Une commane permettant 'exporter ces onnées vers EXCEL pour faire 'autres analyses. 4. RESULAS OENUS L'outil e moélisation a permis e réaliser plusieurs analyses avant le ébut 'exploitation, permettant ainsi au CEA 'avoir une vue plus précise es futurs coûts e e l'installation. Il a permis en particulier, à partir u plan e : D'ientifier les tâches pénalisantes en termes e coût et/ou e isponibilité, De calculer les coûts irects annuels e préventive, D'évaluer la part u coût e corrective compte tenu es taux e éfaillance éfinis pour les organes concernés, D'évaluer la valeur optimale 'un seuil e épense forfait / épenses contrôlées, en vue e la réaction es contrats e Ientification es tâches pénalisantes : Cette ientification permettra e concentrer les efforts 'amélioration sur les tâches les plus pénalisantes sélectionnés afin 'optimiser au mieux le plan e et onc e iminuer l'inisponibilité e l'installation et les coûts e Calcul es coûts irects annuels e : Pour chaque type e tâche e, les résultats ont été présentés ans un tableau iniquant pour plusieurs tranches e coûts irects unitaires, le nombre e tâches prévues au plan e, le nombre e tâches annuelles et le coût irect annuel (voir exemple ci-essous concernant un groupe 'équipements).

5 MOSIM 01 u 25 au 27 avril 2001 royes (France) Coût irect unitaire Nb e tâches prévues au plan Nb e tâches annuelles Coût irect annuel 0 : , : : : : : ,57 otal es coûts = ableau 4. Exemple e tableaux e coût irect 4.3. Evaluation e la part épenses contrôlées et part forfaitaire par fixation 'un seuil : Les contrats e e l'installation AIRIX comprennent eux types e moalités e rémunération es travaux : reevance ferme et forfaitaire annuelle concernant toutes les tâches e préventive et les tâches e corrective ont le montant est inférieur à un seuil fixé, épenses contrôlées concernant les tâches e corrective ont le montant est supérieur au seuil fixé ; ceci signifie que ces tâches sont facturées iniviuellement. Le principe u seuil a pour but e limiter le nombre 'interventions facturées iniviuellement, afin e réuire les frais aministratifs e traitement e commane. Ainsi, il est recherché une proportion 'environ 90% es interventions correctives ans l'enveloppe forfaitaire. Le moèle permet e éterminer ce seuil en proposant une courbe iniquant la fréquence annuelle es tâches e corrective en fonction es coûts unitaires irects (voir exemple ci-essous). Fréquence annuelle : : : : : : : : : : : : : : Il suffit alors 'en éuire le seuil permettant 'avoir le pourcentage ésiré 'interventions correctives comprises ans l'enveloppe forfaitaire. Cette analyse permet alors 'évaluer la valeur optimale u seuil en vue e fixer une enveloppe forfaitaire lors es révisions e contrat. 5. CONCLUSION Le moèle exposé ci-essus présente l'avantage 'être simple et pragmatique. Compte tenu e sa structuration, proche es concepts normatifs, ce moèle est aisément utilisable sur 'autres parcs 'équipements. Les apports et atouts e cet outil sont : La possibilité 'effectuer es simulations sur le plan e, La participation à l'approche u "coût global e possession" ans le care 'un projet tel qu'airix, L'ientification rapie es articles et tâches pénalisantes sur le coût e et sur la isponibilité. REMERCIEMENS Les auteurs remercient Monsieur DARIZCUREN u CEA/DAM pour sa bienveillante approbation pour la publication e cet article. REFERENCES ILIOGRAPHIQUES D. oitel et C. Hazar, Guie e la Nathan echnique. F. Monchy, La fonction - Masson, Collection echnologies Contrats e Guies e l'utilisateur 2ème éition AFNOR, Maintenance inustrielle Recueil e normes françaises AFNOR, RG Aéro {NF X }, Recommanation Générale pour la Spécification e Management e Programmes (aéronautiques et spatiaux), NAE, SommeDeFréquence annuelle Coût unitaire irect Cumul Somme DeFréquence annuelle Figure 2. Exemple e courbe e fréquence es tâches