A changing marketplace for complex electromechanical products has resulted in an increased interest from both manufacturers and researchers in Integrated Products and Services (IPS). This has led to an acknowledgement of the need to better understand the relationship between the development of a product and the often times costly sustainment activities (e.g. maintenance and repair) required to maintain its functionality in the latter stages of the lifecycle. In particular, there is a need to support designers’ activities through the reuse of product lifecycle information concerning product functionality and performance.

Various information management tools have been introduced in order to support product development, including Product Data Management (PDM), Manufacturing Process Management (MPM), and Product Lifecycle Management (PLM) tools. However, most advances still focus on the early stages of the product lifecycle, in particular design and manufacturing. As a result, information regarding the evolution of product behaviour later in the lifecycle remains difficult to manage. This is compounded by the fact that most PLM models continue to be centered on the product’s structure. While these models can provide robust representations of the spatial aspects of the product lifecycle, they remain limited in their ability to relate the physical definition of the product with the temporal and behavioural aspects of the product lifecycle.

The current research builds on previous work indicating that both testing and in-service information can provide important insights into product behaviour. While in the past these information types have been treated independently, the current research seeks to demonstrate that a combination of these different information types is feasible within what the author has termed “Product In-Use” information. The latter is defined as “all information collected throughout the lifecycle concerning product performance during use.” It is proposed that this information can provide important support to designers in their attempts to reduce future lifecycle costs and develop more reliable products. This research therefore also seeks to extend current models to support the structuring, representation and communication of product in-use information.

A thorough review of the literature pertaining to the application of test and in-service information for supporting the product development process has shown that a variety of tools have been developed for capturing and communicating various aspects of a product’s behaviour and its effect on performance and lifecycle costs. However, these tools tend to be evaluated empirically, with a focus on specific implementations rather than the development of a generalised framework

Through a collaborative research project with a manufacturer of complex aerospace subsystems, a systematic analysis of the role of in-service and testing within the manufacturer’s product development activities has been possible. A survey of designers has demonstrated the need to support their activities through efficient access to information regarding product performance. Furthermore, analyses of individual components as well as product families have demonstrated that testing and in-service information both provide insights regarding product behaviour in particular contexts. This information relates in particular to changes in product structure and behaviour which occur over time, possible explanations for unexpected events, and suggestions for corrective action. Despite these similarities, in-service and testing information are currently treated as separate bodies of information.

In developing tools for supporting designers through the reuse of product in-use information, the Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) framework was explored, as well as various lifecycle cost-based analyses. However, it was found that a more appropriate means of structuring, representing and communicating product in-use information is the SAPPhIRE model of causality. This model does not only represent the causal chains found in testing and in-service event reports, but can also provide a structure for organizing and communicating detailed product in-use information. This information provides stakeholders with further insights with respect to the reported testing and in-service events. In this way, the SAPPhIRE model provides a means for understanding the interconnected evolution of product behaviour and structure over time. However, the original SAPPhIRE model was developed for conceptual analysis, and certain constructs and elements of its structure do not clearly represent the evolution of the product throughout its lifecycle. Therefore an extended SAPPhIRE model has been proposed with a focus on creating a clear relationship with the product lifecycle. This model has also been shown to have potential for representing a product’s evolution throughout the design and manufacturing lifecycle phases, and therefore could form the basis for an extended model of product lifecycle management and engineering.

The current research has demonstrated the existence of product in-use information, presented its main characteristics and shown how it can help satisfy an information gap expressed by designers. It has furthermore demonstrated the suitability of the extended SAPPhIRE model for the representation of the spatial, behavioural and temporal aspects of the product lifecycle. Future work will be necessary for quantitative evaluation of the model and its ability to facilitate product development and reduce product lifecycle costs.

L'évolution du marché pour les produits électromécaniques complexes a entraîné un intérêt croissant à la fois des fabricants et des chercheurs dans les produits et services intégrés (IPS). Cela a abouti à une reconnaissance de la nécessité de mieux comprendre les relations entre le développement d'un produit et les activités souvent coûteuses fois de soutien (c'est à dire d'entretien et de réparation) nécessaire pour maintenir sa fonctionnalité plus tard dans la vie du produit. En particulier, il est nécessaire de soutenir les activités de concepteurs grâce à la réutilisation des informations du cycle de vie concernant les fonctionnalités et la performance du produit.

Divers outils de gestion de l'information ont été mis en place afin de soutenir le développement de produits, y compris les outils de gestion de données produit (PDM), la gestion des processus de fabrication (MPM) et la gestion de cycle de vie de produit (PLM). Cependant, la plupart du progrès accomplis se concentre encore sur les premières étapes du cycle de vie du produit, dont la conception et la fabrication en particulier. En conséquence, les informations concernant l'évolution du comportement du produit plus tard dans le cycle de vie restent difficiles à gérer. Cette situation est aggravée par le fait que la plupart des modèles PLM continuent d'être axées sur la structure du produit. Bien que ces modèles puissent fournir des représentations robustes des aspects spatiaux du cycle de vie du produit, elles restent limitées dans leur capacité à rapporter la définition physique du produit avec les aspects temporels et comportementaux du cycle de vie du produit.

La recherche actuelle s'appuie sur des travaux antérieurs indiquant que les essais et la mise en service peuvent fournir des indications importantes à propos du comportement du produit. Alors que dans le passé ces types d'information ont été traités de façon indépendante, la recherche présente vise à démontrer que la combinaison de ces différents types d'information est possible dans ce que l'auteur qualifie l’information de « produit en cours d'utilisation ». Cette dernière est définie comme « l'ensemble d’information recueillie tout au long du cycle de vie concernant le performance du produit en cours d'utilisation. » Il est proposé que cette information puisse fournir un soutien important pour les concepteurs dans leurs tentatives de réduire les coûts futurs du cycle de vie et développer des produits plus fiables. Par conséquent, cette recherche vise également à étendre les modèles actuels pour appuyer la structuration, la représentation et la communication de l'information de produit en cours d'utilisation.

Une étude approfondie de la littérature relative à la soutenance du processus de développement de produits par l'application de l'information concernant les essais et la mise en service a démontré que divers outils ont été développés pour recueillir et diffuser les différents aspects du comportement d'un produit et son effet sur la performance et les coûts du cycle de vie. Cependant, ces outils ont tendance à être évalué de manière empirique avec un accent sur les implémentations spécifiques, sans l'élaboration d'un cadre généralisé.

Grâce à un projet de recherche en collaboration avec un fabricant de sous-systèmes aéronautiques de haute complexité, une analyse systématique du rôle d’information concernant la mise en service et les essais au sein de ses activités de développement de produits a été possible. Un sondage a démontré la nécessité de soutenir les concepteurs grâce à un accès efficace à l'information concernant la performance du produit. En outre, les analyses des composants individuels ainsi que des familles de produits ont démontrés que l’information concernant les essais et la mise en service fournissent tout les deux des indications à propos du comportement du produit dans des contextes particuliers, notamment de l’information relative aux changements dans la structure et le comportement du produit au fil du temps, des explications possibles pour les événements inattendus et des suggestions de mesures correctives. Malgré ces similitudes, ils sont actuellement considérés comme des ensembles d’information distincts.

En développant des outils pour soutenir les concepteurs grâce à l’information de produit en cours d’utilisation, le cadre de l’analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) a été étudiée , ainsi qu’analyses divers à propose des coûts de cycle de vie. Cependant, il a été constaté que le modèle de causalité de SAPPhIRE consiste d’un moyen plus approprié pour la structuration, la représentation et la communication d’information de produit en cours d’utilisation. Ce modèle ne représente pas seulement les chaînes causales trouvées dans les rapports d’événements d’essais et de mise en service, mais peut également fournir une structure pour organiser et communiquer de l’information de produit en cours d’utilisation détaillée, ce qui fournit une perspective approfondie en ce qui concerne les événements en questions. De cette manière, ce modèle fournit un moyen pour faciliter la compréhension de l'évolution interconnectée du comportement du produit et de sa structure au cours du temps. Cependant, le modèle de SAPPhIRE original a été développé pour l'analyse conceptuelle, et certaines constructions et éléments de sa structure ne représentent pas clairement l'évolution du produit tout au long de son cycle de vie. Par conséquent, un modèle de SAPPhIRE étendu a été proposé, mettant l’accent sur la création d'une relation claire avec le cycle de vie du produit. Il a également été démontré que ce modèle permet de représenter l'évolution d'un produit tout au long des phases de cycle de vie de la conception et la fabrication, et a donc un potentiel de servir comme base pour un modèle de gestion du cycle de vie étendue .

La recherche actuelle a démontré l'existence de l’information de produit en cours d'utilisation, a présenté ses caractéristiques principales et a démontré comment l’exploitation de cette information peut aider à résoudre un manque exprimée par les concepteurs. Il a en outre démontré la pertinence du modèle de SAPPhIRE étendue pour la représentation des aspects spatiaux, comportementaux et temporels du cycle de vie du produit. Des travaux futurs seront nécessaires pour l'évaluation quantitative du modèle et de sa capacité à faciliter le développement de produits et de réduire les coûts du cycle de vie du produit.