En passant de la maintenance réactive à la maintenance prédictive, le fabricant de solutions de microscopie ultrahaute-résolution est parvenu à améliorer considérablement son temps moyen avant réparation.

Peu d'entreprises peuvent prétendre avoir joué un rôle dans les découvertes qui ont changé le monde. Mais ZEISS le peut. Fondée en Allemagne il y a de cela 160 ans, ZEISS emploie plus de 30 000 personnes dans le monde. Sa mission consiste à fournir des technologies dans le domaine de l'optique et de l'optoélectronique.

Lorsque ses fondateurs ont trouvé comment produire en quantité des appareils d'optique haute-résolution, ZEISS est alors devenue la première entreprise à produire commercialement des microscopes répondant à des normes de qualité cohérentes. Aujourd'hui, sa division ZEISS Microscopy propose les portefeuilles de microscopes les plus fournis au monde. Utilisés par plus de 20 lauréats du prix Nobel, les instruments ZEISS ont eu un rôle important au niveau de la recherche dans les domaines de la médecine, de la chimie et de la physique.

Les arrêts dus à des opérations de maintenance peuvent coûter des millions

Les chercheurs et les laboratoires qui utilisent des instruments valant entre 500 000 dollars et 1,5 million de dollars ne peuvent se permettre d'être interrompus dans leurs travaux. Selon le Dr Christian Schwindling, détenteur de la solution ZEISS Predictive Service, « jusque-là, nos clients ne savaient absolument pas quand leur microscope risquait de tomber en panne, et quand cela arrivait, ils étaient complètement bloqués. »

Que ce soit pour les chercheurs ou pour les laboratoires, l'immobilisation de l'équipement a des conséquences fâcheuses. Quand les chercheurs prennent du retard en raison de l'équipement, c'est tout le projet qui est impacté ; dans le pire des scénarios, cela peut les obliger à invalider des tests ou d'autres travaux en cours.

De plus en plus, les instruments ZEISS sont des composantes essentielles des centres d'imagerie. Dans ce type d'environnement, les établissements tels que les universités et les entreprises des sciences de la vie regroupent leurs microscopes haut-de-gamme dans un seul bâtiment. La location de cet équipement à d'autres départements et laboratoires et l'accès partagé à ce dernier permet à ces centres de recherche de mutualiser les coûts et de les partager.

Lorsque l'équipement est en panne, le centre de recherche ne peut pas prélever ses redevances. Il faut parfois des semaines aux chercheurs pour avoir accès à cet équipement, pourtant essentiel à leurs travaux. « Il est donc impératif que ces établissements et ces chercheurs puissent assurer à notre équipement un fonctionnement optimal, et ce pour différentes raisons. L'une d'elles étant qu'il peut être très long de rattraper le temps perdu dans un projet de recherche une fois que la durée d'immobilisation de l'équipement a pris fin », explique le Dr Schwindling.

Garantir le fonctionnement et la disponibilité de l'équipement est un véritable défi

Ces instruments étant tellement prisés et précieux, ZEISS n'a pas hésité depuis longtemps déjà à fournir à ses clients un service d'expertise en gants blancs, dépêchant sur site ses ingénieurs chaque fois qu'un client était confronté à l'immobilisation de son équipement. Mais pour ZEISS, envoyer un ingénieur de maintenance chez le client pour copier simplement quelques données à des fins de diagnostic a un coût trop élevé. Avec plus de 800 ingénieurs de maintenance dans le monde, les coûts de maintenance étaient trop élevés par rapport aux bénéfices engrangés. Au fur et à mesure que l'entreprise développait son activité microscopes, les coûts de maintenance ne cessaient de grimper.

Ce service a fait une forte impression sur nos clients. Ils ont vraiment apprécié que nous puissions détecter et régler de manière proactive les problèmes rencontrés, avant qu'ils ne prennent des proportions regrettables.

~ Dr. Christian Schwindling, détenteur de produit, ZEISS Predictive Service

S'engager dans un parcours de transformation numérique

Cherchant en permanence à améliorer la satisfaction de ses clients, ZEISS a créé un service de maintenance prédictive appelé le ZEISS Predictive Service. Ce programme de surveillance des conditions d'exploitation à distance a été développé dans un but précis : diagnostiquer plus rapidement les problèmes de fonctionnement d'un système et par là même améliorer sa durée de fonctionnement. Cette initiative a pour corollaire d'autres avantages, à savoir l'amélioration des diagnostics, des délais de prestation de service écourtés et une plus longue durée de fonctionnement des systèmes. Sans oublier, et c'est tout aussi important, une hausse non négligeable de la satisfaction des clients et une meilleure visibilité sur le fonctionnement de l'équipement sur site.

L'intérêt de ce service était qu'il tire parti de l'Internet des Objets (IoT) pour pouvoir collecter sur site les données des instruments fabriqués par ZEISS et traiter ces données dans le Cloud afin qu'elles puissent être aussitôt à disposition des intervenants. Cela permit à ZEISS d’en tirer un double avantage : établir un diagnostic rapide en cas d'incident sans avoir à dépêcher sur place un technicien de maintenance et assurer peu à peu la mise en place d’un service prédictif. Pour l'entreprise, ce service était aussi un levier qui allait lui permettre d'accroître ses marges bénéficiaires sur ses produits haut-de-gamme.

Lancement d'un projet pilote portant sur une sélection de clients

ZEISS décida de tester son service de surveillance des conditions d'exploitation à distance chez des clients équipés d'un Axio Scan.Z1, un scanner de lames automatisé pour la microscopie virtuelle qui fonctionne généralement 24/24 h et 7/7 j. Pour mettre en œuvre ce service prédictif, ZEISS a fait appel au Machine Cloud Service d'Axeda (devenue une entreprise PTC en 2014). Acteur innovant sur le marché de la technologie IoT, Axeda fournit des solutions qui permettent aux entreprises de bénéficier d'une connectivité sécurisée et de gérer une large gamme de machines, de capteurs et autres appareils, en leur assurant une surveillance à distance. Axeda propose également un jeu d'applications pour la gestion des machines connectées (Connected Machine Management) grâce auquel les entreprises peuvent surveiller leurs produits à distance, en assurer la maintenance, et même délivrer en direct des mises à jour logicielles.

Une fois la technologie Axeda implémentée, ZEISS a pu recevoir les données des capteurs se trouvant sur son scanner Axio Scan et lancer son projet pilote en y faisant participer des clients préalablement sélectionnés, en Allemagne, en Autriche et en Suisse. Au terme de ce projet pilote, qui dura cinq ans, 85 % des clients de ZEISS, qu'ils appartiennent au monde universitaire ou à l'industrie biopharmaceutique, étaient connectée à la plateforme Axeda. « Ce service a fait une forte impression sur nos clients. Ils ont vraiment apprécié que nous puissions détecter et régler de manière proactive les problèmes rencontrés, avant qu'ils ne prennent des proportions regrettables », se réjouit M. Schwindling.

L'une de nos missions est d'accroître les performances de notre service et d'utiliser au mieux les ressources mises en place tout en augmentant toujours plus le nombre de nos contrats de service. Si nous sommes capables de délivrer à nos clients des services de qualité optimale dans un temps record, nos contrats premium leur sembleront très attractifs.

~ Dr. Christian Schwindling, détenteur de produit, ZEISS Predictive Service

Implémentation réussie de ThingWorx en quatre mois

Convaincu par la réussite de son projet pilote, ZEISS décida de déployer sa maintenance prédictive dans le monde entier et d'étendre le support à d'autres produits. Mais après l'acquisition d'Axeda par PTC et après le lancement par ce dernier de la plateforme d'Internet Industriel des Objets (IIoT) ThingWorx, ZEISS s'est trouvé confronté au choix suivant : soit passer à ThingWorx et développer sa technologie IoT en interne soit repartir de zéro avec un nouveau fournisseur.

ZEISS savait que le modèle de connectivité simple qu'il avait utilisé avec Axeda fonctionnerait tout aussi bien avec ThingWorx. Toutefois, pour prendre ses décisions en connaissance de cause, l'entreprise décida de mener une revue technique complète et de procéder à une démonstration de faisabilité.

La revue technique s'appuyait sur un large éventail de fonctionnalités, notamment des options de connectivité, des outils de développement d'applications et des analyses. En fin de compte, c'est ThingWorx qui s'est détaché du lot. En outre, la réputation du produit n'a fait que renforcer la décision.

Une démonstration de faisabilité en Californie est venue conforter ce choix. Un agent personnalisé basé sur le kit de développement de logiciel (SDK) de ThingWorx collectait les données des microscopes à rayons X de ZEISS, traitait les fichiers journaux et les envoyait à la plateforme ThingWorx. Cette opération a permis à l'entreprise d'évaluer à distance les sources de rayons X.

« Nos collègues en Californie ont pu tester ThingWorx et ils ont vraiment été convaincus », confirme le Dr Schwindling.

L'avantage Microsoft Azure

L'autre composante technologique majeure de ce test était Microsoft Azure. Depuis longtemps déjà, ZEISS comptait parmi les clients de Microsoft et utilisait Azure, son environnement Cloud. Avec Azure, ZEISS a pu rapidement accéder aux services particulièrement riches de la plateforme et mettre en place en quelques heures (et non en plusieurs mois) l'infrastructure dont elle avait besoin. Qui plus est, l'intégration très étroite entre PTC et Microsoft permettait à ZEISS de faire évoluer sa plateforme et de tirer parti de toute la richesse de ses fonctionnalités.

L'association de ThingWorx et du Cloud Azure a fourni à ZEISS des outils de développement IoT de premier ordre, doublés d'une sécurité et d'une évolutivité de niveau entreprise, lui permettant ainsi de concevoir, développer et déployer rapidement des applications à l’échelle mondiale.

ZEISS a constaté avec satisfaction que quatre mois lui avaient suffi pour opérer la transition. L'entreprise y est parvenue en exploitant le savoir‑faire d'Axeda de PTC et en s'appuyant sur un partenariat avec l'intégrateur système de PTC ThingWorx, basé à Munich, doubleSlash Net-Business GmbH. Ce dernier s'emploie à aider ses clients à développer leurs fonctionnalités en matière de produits intelligents et connectés.

« Nous avons choisi doubleSlash comme partenaire d'intégration car ils avaient à la fois l'expérience d'Axeda et celle de ThingWorx. Ils nous ont guidés tout au long du projet avec beaucoup de cohérence et nous ont permis de nous connecter à 450 systèmes en seulement un an, ce qui est vraiment impressionnant », constate le Dr Schwindling.

Mesurer les avantages de l'optimisation du service

Depuis qu'elle a déployé sa nouvelle solution, ZEISS en a tiré des bénéfices à la fois quantitatifs et qualitatifs. Dans l'ensemble, l'entreprise a amélioré son taux de résolution à la première intervention de 7 % en 13 mois et, en une année seulement, elle a nettement réduit son temps moyen de résolution des problèmes à distance.

Grâce au service de surveillance prédictive à distance et aux routines automatisées, ZEISS est parvenue à réduire d'une journée à seulement une ou deux heures la durée d'immobilisation de ses équipements, liée aux besoins de calibration. « Désormais, nous savons quand nos systèmes à rayons X ont besoin d'un calibrage et quand nous devons envoyer un technicien pour lancer une routine de calibration. À l'avenir, nous enverrons une note à nos techniciens de maintenance pour qu'ils contactent le client, qui pourra lui-même lancer l'autocalibration », ajoute le Dr Schwindling.

Un avenir vraiment serein

ZEISS se montre très enthousiaste quant aux possibilités qu'offre le service de maintenance prédictive à distance. L'entreprise souhaite créer des tableaux de bord qui lui permettront de surveiller les tendances associées à ses instruments et de prévoir ainsi les défaillances des composants. De cette façon, l'entreprise pourra corriger le problème en dépêchant sur place un technicien de maintenance ou de plus en plus fréquemment, elle l'espère, résoudre le problème à distance.

« Bien que nous testions les composants avant d'expédier l'équipement au client, il est impossible de tester tous les composants comme si nous étions dans des conditions de laboratoire. Grâce à votre nouveau service, il est désormais possible de collecter les paramètres de performance afin d'identifier des tendances. Nous pouvons par ailleurs fixer des seuils d'alarme visant à prévenir le client qu'un composant donné est susceptible, dans un proche avenir, de tomber en panne et qu'il convient dès lors de prendre les précautions d'usage », poursuit le Dr Schwindling.

L'entreprise prévoit également, grâce à Azure, de fournir des informations à ses clients sur les performances de leur système. ZEISS s'attelle actuellement à la création d'un portail dédié aux clients – qui s'appellera « Digital Customer Companion » (le compagnon numérique des clients) – auquel ces derniers pourront se connecter et où ils trouveront toutes les informations utiles concernant leur équipement ZEISS, notamment son état et l'usage qu'ils en font.