Cours méthodes de la maintenance 1
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Cours méthodes de la maintenance 1
Cours méthodes de la maintenance Karim AGREBI 1 Cours méthodes de la maintenance Table des matières 1 2 3 4 5 INTRODUNCTION A LA MAINTENANCE ......................................................................... 5 1.1 Conséquence de non maintenance ..................................................................................... 6 1.2 Définition de la maintenance (norme NF EN 13306) ........................................................ 7 1.3 Types de maintenance........................................................................................................ 7 1.3.1 Maintenance corrective : ............................................................................................ 7 1.3.2 Maintenance préventive : ........................................................................................... 7 1.3.3 Maintenance améliorative .......................................................................................... 7 1.4 Missions du service maintenance ...................................................................................... 7 1.4.1 Protéger le parc machine ............................................................................................ 7 1.4.2 Satisfaire les besoins de la direction........................................................................... 8 1.4.3 Satisfaire les besoins de la personnelle maintenance ................................................. 9 METHODES DE LA MAINTENANCE ................................................................................ 10 2.1 Notion de défaillance ....................................................................................................... 11 2.1.1 Définitions ................................................................................................................ 11 2.2 Politique de maintenance ................................................................................................. 11 2.2.1 Les méthodes de la maintenance .............................................................................. 11 2.2.2 Choix de la politique de la maintenance .................................................................. 12 2.3 Maintenance corrective .................................................................................................... 13 2.3.1 Opérations de maintenance corrective ..................................................................... 13 2.3.2 Le temps en maintenance corrective ........................................................................ 14 2.4 Maintenance préventive ................................................................................................... 14 2.4.1 Opérations de maintenance préventive..................................................................... 14 2.4.2 Maintenance systématique ....................................................................................... 15 2.4.3 Maintenance conditionnelle ..................................................................................... 16 2.5 Les outils des maintenances conditionnelle et prévisionnelle ......................................... 17 ETUDE DU COMPORTEMENT DU MATERIEL............................................................... 22 3.1 Les analyses qualitatives de défaillances et leurs enjeux ................................................ 23 3.1.1 Comprendre les phénomènes pathologiques : un enjeu stratégique ......................... 23 3.1.2 Les défaillances : une richesse à exploiter ! ............................................................. 23 3.1.3 Définitions relatives aux défaillances....................................................................... 23 3.1.4 Analyse qualitative post défaillance ......................................................................... 24 3.1.5 Genèse des défaillances ............................................................................................ 26 3.2 Quelques mécanismes de défaillance .............................................................................. 28 3.2.1 Modes de défaillance mécanique ............................................................................. 28 3.2.2 Modes de défaillance par corrosion.......................................................................... 28 3.2.3 Défaillances des parties « commande » ................................................................... 28 ANALYSE QUANTITATIVES DES DEFAILLANCES ...................................................... 30 4.1 Introduction...................................................................................................................... 31 4.2 Analyse quantitative des défaillances .............................................................................. 31 4.3 Méthode ABC .................................................................................................................. 32 4.3.1 Diagrammes de Pareto en N, Nt et t ...................................................................... 33 4.3.2 Application ............................................................................................................... 33 4.4 L’abaque de Noiret : ........................................................................................................ 36 4.4.1 Utilité ........................................................................................................................ 36 4.4.2 L'abaque de Noiret : principe ................................................................................... 36 4.4.3 Application ............................................................................................................... 37 Analyse qualitative des défaillances ET AIDE DE DIAGNOSTIC ....................................... 39 5.1 Cause, Mode et Effet de défaillance ................................................................................ 40 Karim AGREBI 2 Cours méthodes de la maintenance 5.1.1 Causes de défaillances .............................................................................................. 40 5.1.2 Modes de défaillance ................................................................................................ 41 Quelques exemples de modes de défaillance précis.............................................................. 42 5.1.3 Les effets de défaillance ........................................................................................... 42 5.2 Tableau Causes – Effets................................................................................................... 39 5.2.1 Rappels ..................................................................................................................... 39 5.2.2 Structure du tableau Causes – Effets ........................................................................ 39 5.2.3 Organigramme de diagnostic.................................................................................... 41 5.2.4 Fiche de diagnostic ................................................................................................... 42 5.3 Arbre de défaillances ....................................................................................................... 42 5.3.1 Symbolisme .............................................................................................................. 42 5.3.2 Construction de l’arbre de défaillance...................................................................... 43 5.4 Système expert ................................................................................................................. 43 5.4.1 L’utilité du système expert ....................................................................................... 43 5.4.2 Avantage du système expert ..................................................................................... 44 5.5 Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité ......................... 45 5.5.1 Le but de l'AMDEC.................................................................................................. 45 5.5.2 La méthodologie ....................................................................................................... 45 5.5.3 Le groupe de travail .................................................................................................. 46 5.5.4 L’analyse fonctionnelle ............................................................................................ 46 5.5.5 L'ANALYSE DES DEFAILLANCES ..................................................................... 48 5.5.6 L’évaluation.............................................................................................................. 48 5.5.7 Les actions ................................................................................................................ 50 6 Sûreté de fonctionnement........................................................................................................ 51 6.1 Sûreté de fonctionnement ................................................................................................ 52 6.1.1 Disponibilité ............................................................................................................. 52 6.1.2 Fiabilité..................................................................................................................... 52 6.1.3 Maintenabilité........................................................................................................... 52 6.1.4 Logistique de maintenance ....................................................................................... 52 6.2 Le taux de défaillance ...................................................................................................... 53 6.2.1 Définition.................................................................................................................. 53 6.2.2 La courbe en baignoire ............................................................................................. 53 6.3 Étude de la fiabilité .......................................................................................................... 53 6.3.1 Intérêt de l'étude de la fiabilité ................................................................................. 53 6.3.2 Calcul de la fiabilité ................................................................................................. 54 6.3.3 Le modelé exponentiel ............................................................................................. 54 6.3.4 Le modelé de Weibull .............................................................................................. 54 6.4 Maintenabilité des équipements ...................................................................................... 58 6.4.1 Modélisation mathématique de la maintenabilité..................................................... 58 6.4.2 Amélioration de la maintenabilité ............................................................................ 58 6.5 Disponibilité des systèmes réparables ............................................................................. 59 6.5.1 Différentes formes de disponibilité .......................................................................... 59 6.5.2 Composition de disponibilité opérationnelle............................................................ 60 6.5.3 Amélioration de la disponibilité opérationnelle ....................................................... 61 6.6 Analyse FMD d'un historique .......................................................................................... 61 6.6.1 Analyse du non disponibilité .................................................................................... 61 6.6.2 Analyse de la non fiabilité ........................................................................................ 62 6.6.3 Analyse de la non maintenabilité ............................................................................. 62 7 Applications ............................................................................................................................ 63 Karim AGREBI 3 Cours méthodes de la maintenance 7.1 7.2 7.3 7.4 Problème 1 : Etude du diagnostic de la machine monte-charge ...................................... 63 Problème 2 : Analyse de défaillance d’une station de pompage ..................................... 71 Problème 3 : étude de fiabilité d’une ligne de production ............................................... 76 Problème 4 : AMDEC du VTT ........................................................................................ 77 Karim AGREBI 4 Cours méthodes de la maintenance 1 INTRODUNCTION A LA MAINTENANCE Motivation et objectifs Dans cette leçon vous serait capables de : Connaître les objectifs de la maintenance. Connaître les conséquences du non maintenance. Connaitre les différents types de la maintenance. Connaitre les différentes missions de la maintenance. Place de la leçon dans la série Leçon n° : 1 Introduction à la maintenance Leçon n° : 2 Les méthodes de la maintenance Leçon n° : 3 Etude du comportement du matériel Leçon n° : 4 Analyse quantitatives des défaillances Leçon n° : 5 Analyse qualitative des défaillances et aide de diagnostic Leçon n° : 6 Sûreté de fonctionnement Plan de la leçon 1. Introduction de la maintenance. 1.1.Conséquence du non maintenance. 1.2.Définition de la maintenance. 1.3.Les types de maintenance. 1.3.1. Maintenance corrective. 1.3.2. Maintenance préventives 1.3.3. Maintenance améliorative. 1.4.Misions du service maintenance. 1.4.1. Protéger le parc machine Karim AGREBI 5 Cours méthodes de la maintenance 1.4.2. Satisfaire les besoins de la direction 1.4.3. Satisfaire les besoins du personnelle 1.1 Conséquence de non maintenance Exemple n°1 : dégradation progressive de fonction Une ligne de production de biscuit a besoin de chocolat fondu comme ingrédient de fabrication. Pour chauffer le chocolat on utilise une résistance électrique. L’ouvrier à remarquer que le temps de chauffage est devenu plus long mais il n’a pas agir dans quelque jours la résistance lâche est le chocolat se solidifie dans la conduite conséquence la ligne de production complète est arrêtés Cet exemple nous montre que la présence d’un esprit prévisionnel dans l’entreprise permet de la protégé des pertes énorme du à l’arrêt de la production et les différentes pénalités qui peuvent en découlé. Exemple n°2 : dégradation du matériel La chaine de moteur d’une voiture atteint la fin de sa durée de vie. Elle lâche et provoque la des dégâts importante dans le moteur Cet exemple montre que si on attend l’apparition de la défaillance peut entrainer une dégradation importante du matériel Exemple n°3 : accident grave et image de marque dégradée Un de ses ouvriers a eu le bras arraché par une des machines de l’unité de production. Cette machine n’était pas entretenue et n’était pas munie des organes de sécurité (ligne de vie) imposés par la législation. Outre la perte de production nécessitée par l’arrêt complet de l’atelier pour dégager l’ouvrier, les pénalités de retard à cause des retards de livraison ainsi que les sanctions financières pénales mettaient en très grosse difficulté l’entreprise Cet exemple montre que une maintenance mal effectué ou qui ne tient pas compte de la sécurité des ouvriers peut entrainer des accidents graves. On conclusion la maintenance est un soutient de production qui lui permet d’atteindre ces objectifs : • Disponibilité du matériel pour assurer la production Karim AGREBI 6 Cours méthodes de la maintenance • Protège le parc matériel et augmenter sa duré de vie Sécurité 1.2 Définition de la maintenance (norme NF EN 13306) La maintenance est l’ensemble des actions techniques, administratives et de management durant le cycle de vie d’un bien, destinées à le maintenir ou à le rétablir dans un état dans lequel il peut accomplir la fonction requise. 1.3 Types de maintenance 1.3.1 Maintenance corrective : Appelée parfois maintenance curative, c’est une maintenance effectuée après la détection d'une défaillance et destinée à remettre un bien dans un état lui permettant d'accomplir une fonction 1.3.2 Maintenance préventive : Proverbe : « mieux vaut prévenir que guérir » ; ce proverbe résume parfaitement la situation. La maintenance préventive est une « maintenance effectuée avant la détection d'une défaillance d'un bien, à des intervalles prédéterminés ou selon des critères prescrits (suite à l'analyse de l'évolution surveillée de paramètres significatifs) et destinée à réduire la probabilité de défaillance d'une entité 1.3.3 Maintenance améliorative L’amélioration des biens d’équipements est un « ensemble des mesures techniques, administratives et de gestion, destinées à améliorer la sûreté de fonctionnement d'un bien sans changer sa fonction requise » (norme NF EN 13306). On apporte donc des modifications à la conception d’origine dans le but d’augmenter la durée de vie des composants, de les standardiser, de réduire la consommation d’énergie, d’améliorer la maintenabilité, etc.. 1.4 Missions du service maintenance 1.4.1 Protéger le parc machine Karim AGREBI 7 Cours méthodes de la maintenance Connaître les équipements et leur comportement Connaître le fonctionnement des équipements Maîtriser l'utilisation de la documentation technique et des historiques Prévenir les défaillances Améliorer la fiabilité et la maintenabilité des équipements Améliorer la disponibilité des équipements de production Analyser les défaillances Faire des études de fiabilité Participer à la conception des équipements Trouver les causes de défaillance Bien réparer et rapidement les équipements Etablir et utiliser les gammes de travaux Gérer les ressou rces humaines Gérer le stock de pièces de rechange Choisir la politique de maintenance des équipements Figure 1.1. Améliorer la disponibilité des équipements de production Un patrimoine représente des investissements importants pour lesquels il faut assurer un retour rapide, ce qui passe par une bonne disponibilité avec un niveau de rendement optimal. Sa maintenance ne se limite plus à sa simple remise en état. Le service maintenance doit à travers cette mission satisfaire les besoins de la production. Satisfaire les besoins de la production, c’est : • améliorer la disponibilité des équipements de production (figure 1.1), • améliorer l’interface production - maintenance, c'est-à-dire connaître et appliquer les méthodes et outils pour améliorer la communication (TPM, GMAO) ainsi que l’efficience. Un service maintenance efficace étudie les méthodes de maintenance dans l’optique d’une durabilité prédéterminée des équipements de production et participe à la recherche d’améliorations et d’optimisations. 1.4.2 Satisfaire les besoins de la direction La satisfaction des besoins de la direction de l’entreprise peut s’effectuer à plusieurs niveaux Karim AGREBI 8 Cours méthodes de la maintenance – Obtenir le coût global minimal pour les équipements – Se mettre en conformité avec la législation sur la sécurité – Se mettre en conformité avec la législation sur l’environnement – Participer à la qualité des produits fabriqués – Participer à l’amélioration des coûts de fabrication – Participer à l’image de marque de l’entreprise 1.4.3 Satisfaire les besoins de la personnelle maintenance Il est évident que pour adapter sans cesse ses méthodes de gestion de production, et donc fatalement de maintenance, il est nécessaire d’impliquer et de motiver le personnel en lui laissant plus d’initiative et de responsabilité. De nombreuses études ont d’ailleurs mis en lumière la divergence qui existe le plus souvent entre les objectifs d’une entreprise et ceux de ses membres. Karim AGREBI 9 Cours méthodes de la maintenance 2 METHODE DE MAINTENANCE Motivation et objectifs Dans cette leçon vous serait capables de : Connaître les notions de Fonction d’un produit, de dégradation de performance et de défaillance. Connaitre les différentes politiques de la maintenance. Connaitre les éléments de choix de la politique de la maintenance en fonction de régime de la production. Connaitre les différentes étapes de la maintenance corrective et les paramètres qui la caractérisent. Connaitre les différentes étapes de la maintenance préventive systématique. Connaitre les différentes techniques de la maintenance préventive conditionnelle et les paramètres qui la caractérisent. Place de la leçon dans la série Leçon n° : 1 Introduction à la maintenance Leçon n° : 2 Les méthodes de la maintenance Leçon n° : 3 Fiabilité des équipements Leçon n° : 4 Optimisation des coûts de la maintenance Leçon n° : 5 Gestion de stock Leçon n° : 6 Gestion de maintenance assistée par ordinateur Plan de la leçon 2. Méthode de la maintenance. 2.1.Notion de défaillance 2.2. Politique de maintenance 2.2.1. Les méthodes de la maintenance 2.2.2. Le choix de politique de maintenance 2.3. La maintenance corrective 2.3.1. Opérations de maintenance corrective 2.3.2. Les temps en maintenance corrective 2.4.La maintenance préventive 2.4.1. Les opérations de la maintenance préventive 2.4.2. La maintenance préventive systématique 2.4.3. La maintenance préventive conditionnelle Karim AGREBI 10 Cours méthodes de la maintenance 2.1 Notion de défaillance 2.1.1 Définitions Fonction requise : fonction d’un produit dont l’accomplissement est nécessaire pour la fourniture d’un service donné. Une fonction requise pourra être une fonction seule ou un ensemble de fonctions. La notion de service pourra recouvrir une mission, c’est à dire une succession de phases par lesquelles doit passer le produit sur un intervalle de temps donné Dégradation : état d’une entité présentant une perte de performances d’une des fonctions assurées par celle-ci ou alors un sous-ensemble lui-même dégradé, voire défaillant, sans conséquence fonctionnelle sur l’ensemble. On peut aussi parler de dérive. Défaillance : c’est la cessation d’aptitude d’un bien à accomplir une fonction requise ; c’est donc la perte de disponibilité du bien. C’est le passage d’un état à un autre. Une défaillance peut être : 2.2 Politique de maintenance 2.2.1 Les méthodes de la maintenance Le défaut est au centre du débat : il provient d’une faute (ou cause) dont les dérives se font progressivement sentir. Il génère une défaillance (ou effet) plus ou moins importante sur le processus de fabrication (figure 2.1). Effets possibles Fautes possibles Processus Arrêt Matière Matériel Dérive Milieu Dérive Défaut Moyens Maintenance préventive Elimination définitive du défaut Non conformité du produit Risques d'accident Main d'oeuvre Maintenance améliorative Marche dégradée Surveillance de la dérive du défaut Maintenance corrective Elimination provisoire du défaut Figure 2.1. Actions possibles en cas de défaut La figure précédente est très parlante : Karim AGREBI 11 Cours méthodes de la maintenance • on attend que le défaut produise une défaillance effective puis on agit ; c’est de la maintenance corrective ; le défaut est provisoirement éliminé, mais à terme il a des chances de réapparaître ; • on anticipe le défaut car on connaît les effets de certaines dérives (surveillance) ; c’est de la maintenance préventive ; • on s’attaque à la cause afin d’éviter les dérives ; c’est de la maintenance améliorative. Celle-ci a un effet correctif. MAINTE NANCE Maintenance corrective Maintenance préventive Maintenance systématique Maintenance conditionnelle M éthode s de ma i ntena nce Maintenance prévisionnelle Déf aillance Ech éa ncie r Seuils prédéterminés Evolution d es p aram ètres Evénements Déf aillance partielle Panne Dépannage Inspection Réparation Contrôle O pér a ti ons de ma i ntena nce Vis ite Figure 2.2. Méthodes de maintenance 2.2.2 Choix de la politique de la maintenance Le choix parmi ces différentes méthodes entre dans la politique de maintenance et se décide donc au niveau de la direction du service maintenance.. En règle générale, on tendra vers une diminution des actions de maintenance corrective au profit d’actions préventives. Mais il faut savoir qu’on peut pas tout prévoire cela signifie que correctif et préventif vont être complémentaire et que la part de préventif que l’on va adopter peut se déterminer à partie des considérations économique. Coûts Trop de corre ctif Trop de pré ve ntif Nive a u de pré ve ntif sa tifa isa nt Zone de coût optim a l Te m ps Pré ve ntif Corre ctif Karim AGREBI 0% 100% 30% 56% 60% 28% 90% 5% 12 Cours méthodes de la maintenance Figure 2.3. Répartition préventif-correctif : aspect économique Les interventions de maintenance sont directement liées aux contraintes de fonctionnement du matériel et à leurs conséquences sur la production. Les problèmes ne sont pas les mêmes lorsqu’on fonctionne en feu continu (24 heurs sur 24), 7 jours sur 7 et toute l’année ou en deux postes avec un arrêt planifié de 3 semaines pour congé en août. Lorsque nous avons dit que ces les différents types de maintenance devaient cohabiter, ce n’étaient pas pour rien. Les situations à prendre en compte par le service maintenance vont dépendre effectivement de la production : Si on travail en feu continu avec stock zéro toute intervention qui arrête la production altère directement le chiffre d’affaire on opte plus a la maintenance préventive et conditionnelle. Si la production est dirigé pour alimenter le stock les interventions n’altère pas directement le chiffre d’affaire on opte plus vers le corrective 2.3 Maintenance corrective Appelée parfois maintenance curative, c’est une maintenance effectuée après la détection d'une défaillance et destinée à remettre un bien dans un état lui permettant d'accomplir une fonction requise, au moins provisoirement (norme NF EN 13306). C’est donc une maintenance qui remet en état mais qui ne prévient pas la casse. Elle réagit à des événements aléatoires, mais cela ne veut pas dire qu’elle n’a pas été pensée. C’est un choix politique de l’entreprise. 2.3.1 Opérations de maintenance corrective Après apparition d’une défaillance, le maintenancier doit mettre en œuvre un certain nombre d’opérations dont les définitions sont données ci-dessous. Ces opérations s'effectuent par étapes (dans l'ordre) : 1. test, c’est à dire la comparaison des mesures avec une référence, 2. détection ou action de déceler l'apparition d'une défaillance, 3. localisation ou action conduisant à rechercher précisément les éléments par lesquels la défaillance se manifeste, 4. diagnostic ou identification et analyse des causes de la défaillance, 5. dépannage, réparation ou remise en état (avec ou sans modification), 6. contrôle du bon fonctionnement après intervention, 7. amélioration éventuelle, c’est à dire éviter la réapparition de la panne, 8. historique ou mise en mémoire de l'intervention pour une exploitation ultérieure. Nous allons voir plus en détail les opérations de dépannage et de réparation. Karim AGREBI 13 Cours méthodes de la maintenance 2.3.2 Le temps en maintenance corrective Les actions de maintenance corrective étant très diverses, il est toujours difficile de prévoir la durée d’intervention : • elle peut être faible (de quelques secondes pour réarmer un disjoncteur ou changer un fusible à quelques minutes pour changer un joint qui fuit) ; • elle peut être très importante (de 0,5 à plusieurs heures) dans le cas du changement de plusieurs organes simultanément (moteur noyé par une inondation) ; • elle peut être majeure en cas de mort d’homme (plusieurs jours si enquête de police). Le responsable maintenance doit donc tenir compte de ces distorsions et avoir à sa disposition une équipe « réactive » aux événements aléatoires. Pour réduire la durée des interventions, donc les coûts directs et indirects (coûts d’indisponibilité de l’équipement), on peut : • mettre en place des méthodes d’interventions rationnelles et standardisées (outillages spécifiques, échanges standards, logistique adaptée, etc..), prendre en compte la maintenabilité des équipements dès la conception (trappe de visites accessibles, témoins d’usure visible, etc..). 2.4 Maintenance préventive Proverbe : « mieux vaut prévenir que guérir » ; ce proverbe résume parfaitement la situation. La maintenance préventive est une « maintenance effectuée avant la détection d'une défaillance d'un bien, à des intervalles prédéterminés ou selon des critères prescrits (suite à l'analyse de l'évolution surveillée de paramètres significatifs) et destinée à réduire la probabilité de défaillance d'une entité ou la dégradation du fonctionnement du bien . On constate que la maintenance préventive peut prendre différentes formes : • maintenance systématique, • maintenance conditionnelle, • maintenance prévisionnelle. 2.4.1 Opérations de maintenance préventive Ces opérations trouvent leur définition dans la norme NF X 60-010 et NF EN 13306). 1. Inspection : contrôle de conformité réalisé en mesurant, observant, testant ou calibrant les caractéristiques significatives d'un bien ; elle permet de relever des anomalies et d’exécuter des réglages simples ne nécessitant pas d’outillage spécifique, ni d’arrêt de la production ou des équipements (pas de démontage). Karim AGREBI 14 Cours méthodes de la maintenance 2. Contrôle : vérification de la conformité à des données préétablies, suivie d’un jugement. Ce contrôle peut déboucher sur une action de maintenance corrective ou alors inclure une décision de refus, d’acceptation ou d’ajournement. 3. Visite : examen détaillé et prédéterminé de tout (visite générale) ou partie (visite limitée) des différents éléments du bien et pouvant impliquer des opérations de maintenance de premier et deuxième niveau ; il peut également déboucher sur de la maintenance corrective. 4. Test : comparaison des réponses d’un système par rapport à un système de référence ou à un phénomène physique significatif d’une marche correcte. 5. Echange standard : remplacement d’une pièce ou d’un sous-ensemble défectueux par une pièce identique, neuve ou remise en état préalablement, conformément aux prescriptions du constructeur. 6. Révision : ensemble complet d'examens et d'actions réalisées afin de maintenir le niveau de disponibilité et de sécurité d’un bien. Une révision est souvent conduite à des intervalles prescrits de temps ou après un nombre déterminé d'opérations. Une révision demande un démontage total ou partiel du bien. Le terme révision ne doit donc pas être confondu avec surveillance. Une révision est une action de maintenance de niveau 4. 2.4.2 Maintenance systématique A – Définition (norme NF EN 13306) C’est la maintenance préventive effectuée sans contrôle préalable de l'état du bien conformément à un échéancier établi selon le temps, le nombre de cycles de fonctionnement, le nombre de pièces produites ou un nombre prédéterminé d'usages pour certains équipements (révisions périodiques) ou organes sensibles (graissage, étalonnage, etc..). B – Organisation de la maintenance systématique L’organisation de la maintenance systématique propre à un équipement recouvre deux aspects : la détermination du contenu des interventions et le choix de leur périodicité. Ces éléments sont fréquemment fixés par : • le constructeur, dans le «guide d’entretien» de l’équipement (aéronautique, matériel ferroviaire,...), • le législateur, dans des normes homologuées éditées par l’AFNOR (ascenseurs, matériel sous pression, matériel électrique,...). Karim AGREBI 15 Cours méthodes de la maintenance Mais ils peuvent aussi être le fait de l’utilisateur mais cela nécessite de bien connaître le comportement du matériel, l’historique des pannes et le MTBF (Mean Time Between Failures). On pourra alors déterminer, de manière fine, la période optimale T de cette maintenance préventive systématique. T sera calculée à partir de la connaissance des lois de fiabilité du matériel concerné : loi exponentielle ou de Weibull. L’exemple typique de maintenance systématique est celle d’une voiture. 2.4.3 Maintenance conditionnelle A – Définition (norme NF EN 13306) C’est la « maintenance préventive subordonnée à un type d'événement prédéterminé (autodiagnostic, information d'un capteur, mesure, etc.) ou à l'analyse de l'évolution surveillée de paramètres significatifs de la dégradation et de la baisse de performance d'une entité ». Cette surveillance de la dégradation permet de fixer un seuil d'alarme avant un seuil d'admissibilité (figure 2.11). Le principal intérêt d'une telle stratégie est de pouvoir utiliser les entités au maximum de leur possibilité mais aussi de diminuer le nombre des opérations de maintenance corrective. Niveau de performance Dégradation surveillée Niveau initial ou signature Seuil d'alarme Délai prévisionnel avant la défaillance Intervention "juste à temps" Seuil d'admissibilité Seuil de perte de fonction 0 Défaillance IP t IC Figure 2.4. Principe de la maintenance conditionnelle Elle se traduit par une surveillance des points sensibles de l’équipement, cette surveillance étant exercée au cours de visites préventives. Ces visites soigneusement préparées, permettent d’enregistrer différents paramètres : degré d’usure, jeu mécanique, température, pression, débit, niveau vibratoire, pollution ou tout autre paramètre qui puisse refléter l’état de l’équipement. Karim AGREBI 16 Cours méthodes de la maintenance B – Cas d’application Cette méthode d’entretien ne doit pas être appliquée indistinctement à tous les équipements. Elle n’est rentable que sur du matériel en bon état, neuf ou récemment révisé, et occupant une place importante, voire stratégique, dans le processus de fabrication (c’est un équipement clé). Il est donc inutile de l’appliquer à du matériel robuste et présentant peu de risque, à des équipements secondaires, dont les pannes ont peu de répercussion sur la production ou alors à des machines en surnombre susceptibles d’être relevées en cas de défaillance. La méthodologie de mise en œuvre réside en neuf points : 1. sélection de la défaillance à anticiper ; 2. sélection d’un ou plusieurs paramètres significatifs de la défaillance sélectionnée ; 3. choix des capteurs ; 4. choix du mode de collecte des informations (manuellement au automatiquement) ; attention au snobisme de la télésurveillance, car rien ne remplace l’homme (« l’homme est un capteur » disent souvent les japonais !..) ; 5. détermination des seuils d’alarme et d’admissibilité ; 6. choix du mode de traitement de l’information, et donc de la génération des alarmes ; 7. définition des procédures après alarmes ; 8. organisation de l’intervention préventive ; 9. retour d’expérience, validation du processus de surveillance, optimisation des seuils. 2.5 Les outils des maintenances conditionnelle et prévisionnelle 1. Mesure de la température grâce aux techniques de thermographie infrarouge ; ces techniques permettent de mesurer les luminances, d’établir une cartographie (zones isothermes) et de suivre son évolution dans le temps. En maintenance, il ne s’agit pas de connaître avec la plus grande précision la température absolue d’un point, mais plutôt d’identifier les zones thermiques anormales et de quantifier l’urgence d’intervention : • détection des points chauds dans les équipements électriques (conducteurs sousdimensionnés, cosses mal vissées, etc..) ou mécaniques (dégradation d’un palier), • détection des ponts thermiques et donc d’absence d’isolation thermique pouvant être néfaste au composant électronique sensible voisin, • détection des fuites thermiques dans les fours, canalisations, etc.. Par analogie avec la médecine, faire de la thermographie infrarouge, c’est comme prendre sa température. Karim AGREBI 17 Cours méthodes de la maintenance Figure 2.5. Défaut sur un palier Figure 2.6. Cartographie thermique d’un bâtiment Figure 2.7.Détection de fuite sur une canalisation 2. Mesure des vibrations (niveau, fréquence), bruits et jeux mécaniques ; toutes les machines, et particulièrement les machines tournantes, vibrent et le spectre des fréquences de leurs vibrations a un profil très particulier lorsqu’elles sont en état de bon fonctionnement. Dés que des phénomènes d’usure, de fatigue, de vieillissement, de désalignement, de balourd, etc.. apparaissent, l’allure de ce spectre change, ce qui permet là encore, de quantifier l’intervention. Par analogie avec la médecine, faire de l’analyse vibratoire c’est enregistrer puis dépouiller un életrocardiogramme. L’investissement à prévoir pour ce type de mesure va de 2 kDTU (off-line) à 115 kDTU (online). Karim AGREBI 18 Cours méthodes de la maintenance 3. Mesure des détériorations surfaciques ou internes par contrôles non destructifs. a) Ultrasons pour la détection et le suivi des fissures internes : appareillage utilisant le principe des sonars, l’onde émise réfléchie sur le défaut interne donne un écho dont on peut analyser la profondeur et la forme. Figure 2.8. Mesure d’une fissure interne par ultrasons b) Ressuage pour la mise en évidence des fissures débouchantes : il repose sur l’aptitude de certains liquides à pénétrer dans les discontinuités surfaciques puis à ressuer par capillarité de celles-ci. a – Imprégnation du colorant b – Rinçage c – Application du révélateur d – Apparition d’une fissure Figure 2.9. Technique du ressuage Karim AGREBI 19 Cours méthodes de la maintenance c) Magnétoscopie et courant de Foucault pour la recherche de défauts externes sur les matériaux ferromagnétiques, etc.. Fissure dé boucha nte (discontinuité ) Aima nta tion de la piè ce Sa upoudra ge de poudre m a gné tique Inte rpré ta tion de l'ima ge m a gné tique Figure 2.10. Principe du contrôle par magnétoscopie Figure 2.11. Techniques de mesure par courant de Foucault Les investissements à mettre en œuvre vont de quelques dizaines de DTU (ressuage) à 10 kDTU. 4. Mesure de la teneur en résidus des huiles et lubrifiants. La surveillance des lubrifiants industriels consiste à mesurer l’état de dégradation et de contamination des lubrifiants pour connaître leur capacité à assurer correctement leur fonction. Les facteurs responsables de l’évolution d’un lubrifiant sont : • la pollution par des liquides (eau, solvants), • la pollution par des particules (poussières, matériaux plastiques, fibres, etc..) causée par le processus lui-même et son environnement, Karim AGREBI 20 Cours méthodes de la maintenance • les particules métalliques dues à l’usure ou la corrosion provenant des composants parcourus par le lubrifiant, • l’oxydation, en présence d’air ou d’atmosphère corrosive, surtout lorsque les variations de température sont importantes. La quantité de particules est un indicateur précieux de l’état de dégradation d’une machine. Le type de particules indique en effet la provenance de l’usure, donc la pièce défaillante. Ces analyses peuvent être réalisées en laboratoire grâce à des kits spécifiques d’analyse : centrifugation, gravimétrie, Karim AGREBI 21 Cours méthodes de la maintenance 3 ETUDE DU COMPORTEMENT DU MATERIEL Motivation et objectifs Dans cette leçon vous serait capables de : Connaître les différents mécanismes de défaillance. Décrire précisément les défaillances. Place de la leçon dans la série Leçon n° : 1 Introduction à la maintenance Leçon n° : 2 Les méthodes de la maintenance Leçon n° : 3 Etude du comportement du matériel Leçon n° : 4 Analyse quantitatives des défaillances Leçon n° : 5 Analyse qualitative des défaillances et aide de diagnostic Leçon n° : 6 Sûreté de fonctionnement Plan de la leçon 3. Etude de comportement du matériel. 3.1.Les analyses qualitatives de défaillance. 3.1.1. Comprendre les phénomènes pathologiques 3.1.2. La défaillance : une richesse à exploiter 3.1.2.1.La maintenance dite proactive 3.1.2.2.Amélioration et construction de la sûreté de fonctionnement 3.1.3. Définition relative de défaillance 3.1.3.1.Quelques définitions utiles 3.1.3.2.Classification des défaillances 3.1.3.3.Les causes de défaillances 3.1.4. Analyse qualitative post défaillance 3.1.4.1.Les six éléments de connaissance d’une défaillance 3.1.4.2.Les six pôles de l’analyse 3.1.5. Genèse de défaillance 3.1.5.1.Maintenance proactive : expertise et diagnostic 3.2.Quelques mécanismes de défaillance 3.2.1. Modes de défaillance mécanique 3.2.2. Modes de défaillance par corrosion 3.2.3. Défaillance des parties commande Karim AGREBI 22 Cours méthodes de la maintenance 3.1 Les analyses qualitatives de défaillances et leurs enjeux 3.1.1 Comprendre les phénomènes pathologiques : un enjeu stratégique Les défaillances sont à la maintenance ce que les pathologies humaines sont à la médecine : leur raison d’exister. Or, toute défaillance est le résultat d’un mécanisme pathologique rationnel et explicable, dû à une ou plusieurs causes à identifier. 3.1.2 Les défaillances : une richesse à exploiter ! 3.1.2.1 La maintenance dite proactive La panne est source de richesse ! À condition de s’organiser pour assurer la valorisation d’un événement naturellement négatif (au mauvais moment et au mauvais endroit) en un évènement positif : c’est la principale source de progrès en maintenance et en conception. Cette démarche de progrès est parfois nommée la maintenance proactive. Elle est basée sur l’expertise des défaillances passées, sur la compréhension des mécanismes de défaillances pour enrichir les conceptions futures ou, plus modestement, pour éviter la réapparition de cette défaillance. 3.1.2.2 Construction et amélioration de la sûreté de fonctionnement (disponibilité + sécurité) Pour qu’elles deviennent sources de profit, les défaillances peuvent être prises en compte à deux niveaux : - Par les analyses post défaillances qui ont pour objectif l’amélioration de la disponibilité d’un équipement en service ; - Par les analyses prévisionnelles qui ont pour objectif la « construction » ab initio d’un niveau de sûreté de fonctionnement suffisant, avant même leur fabrication et leur mise en service. 3.1.3 Définitions relatives aux défaillances 3.1.3.1 Quelques définitions normalisées utiles Défaillance : « cessation de l’aptitude d’un bien à accomplir une fonction requise ». Après une défaillance, le bien est en panne. Cause de défaillance : « circonstances liées à la conception, à la fabrication, à l’installation, à l’utilisation et à la maintenance qui ont conduit à la défaillance ». Mécanisme de défaillance : « processus physiques, chimiques ou autres qui conduisent ou ont conduit à une défaillance ». Mode de défaillance : effet par lequel une défaillance se manifeste. Panne : « état d’un bien inapte à accomplir une fonction requise, excluant l’inaptitude due à la maintenance préventive ou à d’autres actions programmées ou à un manque de ressources extérieures Karim AGREBI 23 Cours méthodes de la maintenance Dégradation : « évolution irréversible des caractéristiques d’un bien liée au temps ou à la durée d’utilisation ». Une dégradation peut conduire à la défaillance. 3.1.3.2 Classification de défaillances La norme AFNOR X 60-011 propose plusieurs mises en famille des défaillances, parmi lesquelles nous retiendrons : – suivant leur cause (Les causes intrinsèques et extrinsèques) ; – suivant leur degré : défaillances partielles ou complètes, permanentes, fugitives ou intermittentes – suivant leur vitesse d’apparition : défaillances soudaines ou progressives. La défaillance soudaine «ne peut pas être anticipée par un examen ou une surveillance préalable » alors que la défaillance progressive peut l’être (critère de détectabilité). 3.1.3.3 Les causes de défaillances a. Défaillances de causes intrinsèques ou inhérentes « Intrinsèques » signifie qu’elles sont générées par le système lui-même, en condition normale de fonctionnement. Parmi les causes intrinsèques, la norme CEN distingue : – « défaillance due à une conception inadéquate du bien » ; – « défaillance due à une fabrication du bien non conforme à sa conception ou à des procédés de fabrication spécifiés » ; – « défaillance due à une installation incorrectement réalisée ». Les défaillances par usure (liées à la durée d’utilisation) et par vieillissement (liées au cours du temps) sont des défaillances intrinsèques. b. Défaillances de causes extrinsèques La norme CEN permet de distinguer : – « défaillance de mauvais emploi, due à l’application de contraintes qui excèdent les capacités spécifiées du bien » ; – « défaillance par fausse manœuvre, due à une manipulation incorrecte du bien ou un manque de précaution » ; – « défaillance due à la maintenance, résultant d’une action inadaptée ou exécutée de façon incorrecte »; – « défaillance secondaire », conséquence d’une autre défaillance en amont. 3.1.4 Analyse qualitative post défaillance 3.1.4.1 Les six éléments de connaissance d’une défaillance Une analyse qualitative post défaillance doit comporter les six éléments de connaissance permettant de comprendre aussi bien l’environnement du système lors de sa perte de normalité que Karim AGREBI 24 Cours méthodes de la maintenance les mécanismes ayant engendré la défaillance. Cela afin d’apporter des remèdes durables et des mesures d’organisation pour éviter la réapparition de la défaillance, ou pour atténuer ses effets. Figure 3.1. les critères permettant l’analyse post défaillance 3.1.4.2 Les six pôles de l’analyse 1. L’identification et la localisation de la défaillance : – Identification dans l’organisation (numéro de DT, intervenants et nature de la panne) ; – Situation dans le temps (relevé compteur et date + heure) ; – Localisation dans l’espace à travers l’arborescence (localisation par code de l’équipement, puis du module ou du composant défaillant) ; – identification fonctionnelle : quelle est la fonction perdue ? 2. La détection, la manifestation et l’alarme : – par qui, quand et par quel moyen la défaillance a-t-elle été détectée ? – dans quelles conditions de surveillance et/ou par quels capteurs en place ? – manifestation de la défaillance : amplitude (partielle ou complète), vitesse (progressive ou soudaine), caractère (permanent, fugitif, intermittent). 3. Les renseignements recueillis par une enquête préliminaire : – origine et référence du composant localisé ; – état de l’environnement avant et au moment de la détection, conditions de service et circonstances ; – fichier historique (quelles sont les interventions antérieures ?). 4. Les symptômes : – observés in situ avant l’arrêt : relevé des « anormalités » (bruit et vibrations, couleur, odeur, chaleur, etc.), indications mesurées ou captées, caractérisation des contraintes, perturbations en sortie, défauts de qualité associés ; – observés après dépose ou démontage : mesures statiques, mesures électriques en tension ou hors tension, examen morphologique en cas de rupture mécanique, examen de surface, photographie Karim AGREBI 25 Cours méthodes de la maintenance ou dessin – observés par examens complémentaires : microscopie, analyses chimiques, contrôles non destructifs ou destructifs, essais, etc. 5. Les conséquences : – sur le plan de la sécurité, de l’indisponibilité, de la non-qualité-produit, des coûts directs, etc. ; – mineures, majeures ou critiques. 6. Les causes : – imputation extrinsèque : accident, choc, surcharge, mauvaise utilisation, erreur de conduite, non-respect de consigne, défaut d’entretien, manque de précaution, environnement non conforme, défaillance seconde, ou en cascade ; – imputation intrinsèque : défaut de santé-matière, de conception, de fabrication, de montage, d’installation, mode de défaillance en fonctionnement : usure, abrasion, corrosion, fatigue, détérioration de surface, déformation, rupture, vieillissement, etc. 3.1.5 Genèse des défaillances 3.1.5.1 Maintenance proactive : expertise et diagnostic Les défaillances sont des événements caractérisés par des phénomènes pathologiques qui débouchent, pour un équipement, sur un état : la panne. a. Diagnostic Par définition « recherche de la cause », le diagnostic est l’action cérébrale identique à une « enquête » qui permet, à partir de l’observation de symptômes, de rechercher les causes d’une défaillance, intrinsèques ou extrinsèques, ou les deux conjuguées. b. Expertise L’expertise est une démarche plus approfondie qui permet de comprendre les mécanismes d’une défaillance intrinsèque, c’est-à-dire les processus chimiques, physiques, métallurgiques ou autres, qui sont en amont de l’arbre des causes. avec pour enjeu la prévention de ces processus, donc la suppression ab initio des défaillances. L’expertise suppose la mise en œuvre de moyens d’investigation qui peuvent être lourds, donc centralisés dans des laboratoires spécialisés (CETIM pour la métallurgie, LCE pour l’électronique, laboratoires intégrés pour certains groupes industriels tels que EDF), associée à des compétences approfondies sur le champ des « phénomènes pathologiques ». c. Du bon fonctionnement à la défaillance Nous nommerons ϕ0 l’ensemble des phénomènes permettant la réalisation d’une fonction f, c’està-dire le « comment ça marche ». Nous nommerons ϕ1 le ou les phénomènes pathologiques expliquant la perte de cette même fonction f. Karim AGREBI 26 Cours méthodes de la maintenance Figure 3.2. d. Constitution d’une expertise 1. Renseignements préliminaires Toute expertise comprend une enquête préliminaire de terrain destinée à rassembler tous les éléments de connaissance utiles, à l’identique de l’analyse qualitative. Elle analysera les conditions de fonctionnement, nominales et réelles. 2. Observations et examens L’expertise comprendra ensuite toutes les observations visuelles ou instrumentales des zones suspectes et des faits avérés. Souvent, des examens complémentaires de laboratoires seront nécessaires, par exemple pour la vérification de la nature des matériaux et de leur traitement. 3. Diagnostic Seront alors incriminées les causes : – se rapportant à la conception (choix des matériaux) ou la fabrication de la pièce (processus, contrôle) – se rapportant aux conditions d’utilisation et à leur conformité. 4. Propositions de remèdes L’expertise volontaire n’ayant pas pour objet de trouver des coupables, mais des solutions, des propositions seront alors émises pour prévenir le renouvellement de cette défaillance. Lorsque les éléments incriminés sont standardisés, il est possible d’étendre ces propositions à la surveillance des éléments semblables non encore défaillants. Nous passons alors de la défaillance « guérie » (le correctif) aux défaillances prévenues (le préventif). Figure 3.3. Organisation de retour d’expérience Karim AGREBI 27 Cours méthodes de la maintenance 3.2 Quelques mécanismes de défaillance 3.2.1 Modes de défaillance mécanique 3.2.1.1 Défaillances mécaniques par détérioration de surfaces : fatigue et usure a. Différentes formes de détérioration de surfaces fonctionnelles – L’usure est l’enlèvement progressif de matière à la surface des pièces d’un couple cinématique en glissement relatif. – Le fretting-corrosion, ou usure par microdébattements, est une usure particulière apparaissant au contact de deux pièces statiques, mais soumises à de petits mouvements oscillants (vibrations, par exemple). C’est le cas de pièces frettées, des clavetages ou de roulements longuement à l’arrêt. – L’écaillage est l’enlèvement d’assez grosses « écailles » de matière par fatigue de contact. – Le grippage est la soudure de larges zones de surface de contact, avec arrachement massif de matière. – L’abrasion est l’action d’impuretés ou de déchets (poussières, sable, particules métalliques émises). – La cavitation est due à l’implosion de microbulles de gaz incondensables sous l’action d’une brutale chute de pression (accélération de la vitesse d’écoulement en régime turbulent) au sein d’un liquide. L’onde de choc génère du bruit et des « cratères » dans la zone de cavitation (sur hélices, rouets de pompes, etc.). b. Roulement et fatigue de contact Les roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux se détériorent intrinsèquement (sous conditions idéales de montage, d’utilisation et de lubrification) par fatigue de contact. 3.2.2 Modes de défaillance par corrosion Tous les responsables de maintenance sont confrontés aux multiples formes de corrosions aux contacts des métaux et de leur milieu ambiant : air atmosphérique, eau plus ou moins chargée, liquides et gaz divers. Le mécanisme de base est la corrosion électrochimique. Mais bien d’autres formes existent, que nous allons présenter brièvement : pour les prévenir, mieux vaut connaître leur existence 3.2.3 Défaillances des parties « commande » Les parties commande sont réalisées maintenant avec des circuits électroniques. On ne trouve quasiment plus de séquenceurs à relais ou pneumatique. Le problème des composants électroniques est qu’ils ont un taux de défaillance (voir chapitre 7) constant, ce qui signifie que leurs défaillances sont aléatoires. Le séquencement des opérations est réalisé en logique programmée : automate programmable industriel ou PC industrialisé. En règle générale, on observera des défaillances des circuits électroniques (API, modules d’entrée/sorties, alimentations). Notons tout de suite que les API Karim AGREBI 28 Cours méthodes de la maintenance sont très fiables (moins de 10% des défaillances). Les défaillances se situent surtout au niveau des modules d’entrée/sortie et des alimentations. Les causes potentielles de défaillance sont : - les surcharges en courant ou en tension, - les décharges électrostatiques, - les chocs thermiques dus aux successions de « marche-arrêt », - les dérives de vieillissement des composants électroniques, - les défauts de connectique dus en particulier aux vibrations et à la corrosion, - le rayonnement électromagnétique provoqué par des courants forts passant par les mêmes goulottes que les courants faibles, organes émetteurs (antennes radar, téléphone cellulaire, etc..) ; normalement toutes les parties commande devraient fonctionner correctement dans un environnement électromagnétique perturbant (notion de CEM : compatibilité électromagnétique). Les API sont maintenant montés en réseaux afin d’augmenter la flexibilité des lignes (conception CIM). Les réseaux sont souvent pollués par le rayonnement électromagnétique et par les harmoniques. Il est donc nécessaire de veiller à leur protection (blindage, respect des règles de câblage et d’implantation. Karim AGREBI 29 Cours méthodes de la maintenance 4 ANALYSE QUANTITATIVES DES DEFAILLANCES Motivation et objectifs Dans cette leçon vous serait capables de : Appliquer la méthode ABC pour connaître les priorités des interventions. Appliquer la méthode de l’abaque de Noiret pour choisir une polyptique de maintenance. Place de la leçon dans la série Leçon n° : 1 Introduction à la maintenance Leçon n° : 2 Les méthodes de la maintenance Leçon n° : 3 Etude du comportement du matériel Leçon n° : 4 Analyse quantitatives des défaillances Leçon n° : 5 Analyse qualitative des défaillances et aide de diagnostic Leçon n° : 6 Sûreté de fonctionnement Plan de la leçon 4. Analyse quantitatives des défaillances 4.1.Introduction 4.2.Analyse quantitative des défaillances 4.3.Méthode ABC 4.3.1. Diagramme Pareto en N Nt et t̅ 4.3.2. Application 4.4.L’abaque de Noiret 4.4.1. Utilité 4.4.2. Principe de l’abaque de Noiret 4.4.3. Application Karim AGREBI 30 Cours méthodes de la maintenance 4.1 Introduction L’analyse des défaillances peut s’effectuer : - Soit de manière quantitative puis qualitative en exploitant l’historique de l’équipement et les données qualitatives du diagnostic et de l’expertise des défaillances - Soit de manière prévisionnelle en phase de conception ou a posteriori, après retour d’expérience. 4.2 Analyse quantitative des défaillances L’analyse quantitative d’un historique va permettre de dégager des actions d’amélioration, donc identifié les défaillances à approfondir afin de les corriger et les prévenir. Analyser quantitativement les résultats des diagnostics constitue ainsi un axe de progrès. Les données chiffrées à saisir doivent être les suivantes : a- dates des interventions correctives (jours, heures) et nombre N de défaillances ; ces éléments permettront de calculer les périodes de bon fonctionnement (UT = Up Time), les intervalles de temps entre deux défaillances consécutives (TBF = Time Between Failures) et leur moyenne (MTBF) ; ces données permettront de caractériser la fiabilité des équipements ; b- temps d’arrêt de production (DT = Down Time) consécutifs à des défaillances, y compris ceux des « microdéfaillances » ; tous les événements sont systématiquement consignés, même les plus anodins c- durées d’intervention maintenance (TTR = Time To Repair) et leur moyenne (MTTR) ; ces données permettront de caractériser la maintenabilité des équipements. Figure 4.1. Analyse des temps Chacune des données précédentes est ensuite associée aux familles de défaillance définies dans le chapitre précédent : d- localisation des éléments sensibles à partir de la décomposition structurelle, Karim AGREBI 31 Cours méthodes de la maintenance e- modes de défaillances observés le plus fréquemment. 4.3 Méthode ABC Parmi la multitude de préoccupations qui se posent à un responsable maintenance, il lui faut décider quelles défaillances doivent être étudiées et/ou améliorées en premier. Pour cela, il faut déceler celles qui sont les plus importantes et dont la résolution ou l’amélioration serait le plus rentable, en particulier en terme de coûts d’indisponibilité. La méthode ABC apporte une réponse. Elle permet l’investigation qui met en évidence les éléments les plus importants d’un problème afin de faciliter les choix et les priorités. On classe les événements (pannes par exemple) par ordre décroissant de coûts (temps d’arrêts, coût financier, nombre, etc..), chaque événement se rapportant à une entité. On établit ensuite un graphique faisant correspondre les pourcentages de coûts cumulés aux pourcentages de types de pannes ou de défaillances cumulés. Sur le schéma figure 6.2, on observe trois zones. 1. Zone A : 20% des pannes occasionnent 80% des coûts ; 2. Zone B : les 30% de pannes supplémentaires ne coûtent que 15% supplémentaires ; 3. Zone C : les 50% de pannes restantes ne concernent que 5% du coût global. Conclusion : il est évident que la préparation des travaux de maintenance doit porter sur les pannes de la zone A. Figure 4.2. Diagramme de Pareto ou courbe ABC En maintenance cette méthode est très utile pour déterminer les urgences ou les tâches les plus rentables, par exemple : a- s’attacher particulièrement à la préparation des interventions sur les défaillances les plus fréquentes et/ou les plus coûteuses (documentation, gammes opératoires, contrats, ordonnancement, etc..), b- rechercher les causes et les améliorations possibles pour ces mêmes défaillances, Karim AGREBI 32 Cours méthodes de la maintenance c- organiser un magasin en fonction des fréquences de sortie des pièces (nombre de pièces et emplacement), d- décider de la politique de maintenance à appliquer sur certains équipements en fonction des heures et des coûts de maintenance. Attention toutefois : cette méthode ne résout pas les problèmes, mais elle attire l’attention du technicien sur les groupes d’éléments à étudier en priorité. 4.3.1 Diagrammes de Pareto en N, Nt et t Le service maintenance peut exploiter cette méthode en allant beaucoup plus loin : a- on dresse un tableau regroupant les sous-ensembles, le nombre de défaillances N, les temps d’arrêt par sous-ensemble Nt et la moyenne des temps d’arrêt t;̅ b- on élabore les diagrammes en bâtons N, Nt et t̅ ; ils permettront de déterminer la priorité de prise en charge des sous-ensembles par le service maintenance, c- le graphe en N oriente vers l’amélioration de la fiabilité ; d- le graphe en Nt est un indicateur de disponibilité, car Nt estime la perte de disponibilité de chaque sous-ensemble ; le graphe en t̅ oriente vers la maintenabilité, c’est à dire l’amélioration de l’aptitude à la maintenance. 4.3.2 Application Une machine comporte 10 sous-ensembles dont on a relevé l’historique des pannes. L’entreprise, qui utilise cette machine, désire augmenter sa productivité en diminuant les pannes sérieuses. Pour cela elle demande au service de maintenance de définir des priorités sur les améliorations à apporter à cette machine. L’historique de la machine fournit le tableau suivant. Sous-ensembles Nombre d’heures d’arrêt Nombre de pannes A 26,5 4 B 11 15 C 1 4 D 57 4 E 56,5 3 F 1 8 G 17 12 H 1,5 2 I 9,5 3 J 1 2 Tableau 4.1. Historique d’une machine Karim AGREBI 33 Cours méthodes de la maintenance Sousensembles Classement en coût (en h) Cumul des coûts (en h) % des coûts cumulés Nombre de pannes Cumul des pannes % des pannes cumulées D E A G B I H C F J 57 56,5 26,5 17 11 9,5 1,5 1 1 1 57 113,5 140 157 168 177,5 179 180 181 182 31,3 62,4 76,9 87,2 92,3 97,5 98,3 98,9 99,4 100 4 3 4 12 15 3 2 4 8 2 4 7 11 23 38 41 43 47 55 57 7 12,3 19,3 40,3 66,7 71,9 75,4 82,4 96,5 100 Tableau4.2. coûts et des pannes cumulées 1. Diagramme de Pareto A partir du tableau ci-dessus, on construit le diagramme de Pareto (figure 6.5). Les cases grises nous donnent les limites des zones A, B et C. Il est donc évident qu’une amélioration de la fiabilité sur les sousensembles D, E et A peut procurer jusqu'à 76,9% de gain sur les pannes. Figure 4.3. Exemple de diagramme de Pareto 2. Diagrammes en N, Nt et ̅ Sous-ensembles N Nt t̅ A B C D E F G H I J 4 15 4 4 3 8 12 2 3 2 26,5 11 1 57 56,5 1 17 1,5 9,5 1 6,625 0,73 0,25 14,25 21.83 0,125 1,42 0,75 3,17 0,5 Tableau 4.3. Tableau en N, Nt et ̅ Karim AGREBI 34 Cours méthodes de la maintenance Le graphe en N oriente vers l’amélioration de la fiabilité : ici on constate que les sousensembles B et G sont ceux sur lesquels il faudra agir prioritairement. Différentes actions sont envisageables : modifications techniques (qualité des composants), consignes de conduite, surveillance accrue (maintenance de ronde), actions préventives systématiques dans un premier temps, conditionnelle ensuite. Défaut de fiabilité Taux 150,00 100,00 Taux de panne Cumul 50,00 0,00 B G F A C D E I H J Sous-ensembles Figure 4.4. Mise en évidence des éléments les moins fiables Le graphe en Nt est un indicateur de disponibilité, car Nt estime la perte de disponibilité de chaque sous-ensemble. Il permet donc de sélectionner l’ordre de prise en charge des types de défaillance en fonction de leur criticité (ici les sous-ensembles D et E). Taux Indisponibilité 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 Taux d'indispo Cumul D E A G B I H C F J Sous-ensembles Figure 4.5. Mise en évidence des éléments les moins disponibles Le graphe en t̅ oriente vers la maintenabilité, c’est à dire l’amélioration de l’aptitude à la maintenance. Ici, les sous-ensembles E et D présentent quasiment 80% des difficultés de réparation. Karim AGREBI 35 Cours méthodes de la maintenance Défaut de maintenabilité Taux 150,00 Taux de nonmaint Cumul 100,00 50,00 0,00 E D A I G H B J C F Sous-ensembles Figure 4.6. Mise en évidence des éléments les moins maintenables Après analyse de t̅ (attente maintenance, déplacements, temps de diagnostic, attente de pièce, etc..), il sera possible d’agir sur : e- la logistique (moyens de dépannage, de manutention, etc..), f- l’organisation de la maintenance (gammes d’intervention, formation du personnel, échanges standard, etc..), l’amélioration de la maintenabilité (accessibilité, conception modulaire, etc..). 4.4 L’abaque de Noiret : 4.4.1 Utilité L'abaque de Noiret est un outil de calcul scientifique qui permet d'orienter le choix de la politique de maintenance en fonction · Des caractéristiques de l'équipement · De son utilisation Le résultat en est une recommandation offrant trois options possibles : · Préventif recommandé · Préventif possible · Préventif non nécessaire Cependant, ce résultat doit être complété par une analyse économique portant sur le coût des différentes maintenances et sur le retour sur investissement estimé que peut apporter une maintenance préventive. Il ne s'agit que d'un outil d'aide à la décision et non pas d'un outil de décision. 4.4.2 L'abaque de Noiret : principe L'abaque de Noiret est basé sur les critères suivants : a) l'âge de l'équipement b) sont l'interdépendance : dans quelle mesure est-il vital pour la production c) son coût Karim AGREBI 36 Cours méthodes de la maintenance d) sa complexité et son accessibilité e) sa robustesse et sa précision f) son origine : France ou Etranger g) son utilisation dans le temps h) les conséquences de ses défaillances sur les produits i) les délais de production qui lui sont liés Chaque critère se décline en plusieurs options qui chacune correspond à un certain nombre de points. Les points ainsi obtenus sont additionnés. Remarque : un seul choix n'est passible par critère; il faut donc prendre celui qui est le plus représentatif de l'équipement. 4.4.3 Application Matériel de 5 ans 70 pts Semi indépendant 30 pts Valeur : 40000 € 35 pts Très complexe et accessible 25 pts Français petite série 40 pts Délicat et de précision 30 pts Produits à reprendre 35 pts Marche à 2 postes 175 pts Délai serré 100 pts TOTAL 540 pts Préventif possible Karim AGREBI 37 Cours méthodes de la maintenance Karim AGREBI 38 Cours méthodes de la maintenance 5 ANALYSE QUALITATIVE DES DEFAILLANCES ET AIDE DE DIAGNOSTIC Motivation et objectifs Dans cette leçon vous serait capables de : Appliquer la méthode ABC pour connaître les priorités des interventions. Appliquer la méthode de l’abaque de Noiret pour choisir une polyptique de maintenance. Appliquer les méthodes d’aide au diagnostic : Tableau cause effet et arbre de défaillance. Appliquer la méthode AMDEC pour identifier la criticité des pannes et les différentes actions à mettre en œuvre. Place de la leçon dans la série Leçon n° : 1 Introduction à la maintenance Leçon n° : 2 Les méthodes de la maintenance Leçon n° : 3 Etude du comportement du matériel Leçon n° : 4 Analyse quantitatives des défaillances Leçon n° : 5 Analyse qualitative des défaillances et aide de diagnostic Leçon n° : 6 Sûreté de fonctionnement Plan de la leçon 5. Analyse qualitative des défaillances et aide de diagnostic 5.1.Cause, Mode et effet de défaillance 5.1.1. Causes de défaillance 5.1.2. Mode de défaillance 5.1.3. Effets de défaillance 5.2.Tableau cause effet 5.2.1. Rappel 5.2.2. Structure du tableau cause 5.2.3. Organigramme du diagnostic 5.2.4. Fiche du diagnostic 5.3.Arbre de défaillance 5.3.1. Symbolisme 5.3.2. Construction de l’arbre de défaillance 5.3.3. Application 5.4.Système expert 5.4.1. Utilité du système expert 5.4.2. Avantage du système expert 5.5.AMDEC Karim AGREBI 39 Cours méthodes de la maintenance 5.1 Cause, Mode et Effet de défaillance 5.1.1 Causes de défaillances La cause de la défaillance est une anomalie initiale susceptible de conduire au mode de défaillance. Elle s'exprime en termes d'écart par rapport à la norme. Exemples : sousdimensionnement, absence de joint d'écrou, manque de lubrifiant, etc... Elle se répartit dans les domaines que nous identifierons par 5M: milieu, méthodes, main d’œuvre, matière et matériel. 1. Le milieu : environnement température ambiante, degré hygrométrique, vibrations, champs magnétiques, éclairage, agrément du lieu, etc.. 2. La matière : matière d’œuvre, composants, hétérogénéité des caractéristiques, etc.. 3. La main-d’œuvre : personnel, action de la main, programmation, réglage, etc.. 4. Le matériel : machines, outils et outillages, montages, etc.. 5. Les méthodes : gammes, modes opératoires, procédures, etc.. Notons qu’aujourd’hui, on rajoute deux autres facteurs : le Management et les Moyens Financiers qui constituent des facteurs intéressants, notamment dans les domaines immatériels, les services, gestion de projets, logiciels par exemple. On parle donc de 6M voire de 7M. Exemples de causes Nous donnons ici quelques exemples de causes de défaillance dans trois domaines différents : électromécanique, hydraulique et mécanique. Electromécanique Hydraulique Mécanique Causes intrinsèques Vieillissement Mort subite d’un liées au matériel composant - Claquage Rupture de liaison Collage de contacts Vieillissement Mort subite composant Colmatage Fuite Causes extrinsèques Poussières, huile, eau liées au milieu et à Choc, vibration l’exploitation Echauffement local Parasites Température Poussières, huile, eau, copeaux Echauffement local Température Poussières, huile, eau, copeaux Echauffement local Causes liées à la main Fabrication, montage, d’œuvre et aux outils réglage Contrôle Manque d’énergie Utilisation, outils Fabrication, montage, réglage Contrôle Manque d’énergie Utilisation, outils Conception (géométrie) Fabrication, montage, réglage Utilisation, outils Fatigue d’un Contrainte Etat de surface Tableau 5.1. Exemples de causes de défaillance Karim AGREBI 40 Cours méthodes de la maintenance 5.1.2 Modes de défaillance Le mode de défaillance est relatif à une fonction. Il s'exprime par la manière dont un système vient à ne plus remplir sa fonction, mais il peut aussi s’exprimer en termes physiques : rupture, desserrage, coincement, court circuit, etc.. Par exemple considérons la fonction pompage réalisée par un groupe motopompe. Les modes de défaillances généralement considérés pour un groupe motopompe sont : • le refus de démarrer ou le refus de s’arrêter, • un débit inférieur au débit requis, • une pression de refoulement inférieure à la pression requise, • un démarrage intempestif, • une fuite externe. Ces modes de défaillances devront être adaptés à chaque système. Pour faciliter la tâche des gens de maintenance, l’AFNOR propose une liste normalisée de 33 modes génériques de défaillance. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Défaillance structurelle (rupture) Blocage physique (coincement) Vibrations Ne reste pas en position Ne s’ouvre pas Ne se ferme pas Défaillance en position ouverte Défaillance en position fermée Fuite interne Fuite externe Dépasse la limite supérieure tolérée Est en dessous de la limite supérieure Fonctionnement intempestif Fonctionnement intermittent Fonctionnement irrégulier 16 Indication erronée 17 Ecoulement réduit 18 Mise en marche erronée 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Ne s’arrête pas Ne démarre pas Ne commute pas Fonctionnement prématuré Retard de fonctionnement Entrée erronée (augmentation) Entrée erronée (diminution) Sortie erronée (augmentation) Sortie erronée (diminution) Perte de l’entrée Perte de la sortie Court-circuit Circuit ouvert Fuite électrique Autres conditions de défaillances exceptionnelles suivant les caractéristiques du système, les conditions de fonctionnement et les contraintes opérationnelles Tableau 5.2. Modes de défaillance génériques Karim AGREBI 41 Cours méthodes de la maintenance Quelques exemples de modes de défaillance précis Nous donnons sur le tableau suivant, quelques exemples de modes de défaillance dans trois domaines différents : électromécanique, hydraulique et mécanique. Electromécanique Hydraulique Mécanique Pas de fonction Circuit ouvert Court-circuit Pas de réponse au signal Connexion/fil desserré Fuite Circuit bouché Perte de fonction Coupure ou court-circuit Composant défectueux Fonction dégradée Dérive de caractéristique Perturbations, parasitage Obstruction ou coupure Rupture circuit Blocage Composant défectueux Grippage Mauvaise portée Mauvaise étanchéité Désolidarisation - Jeu Usure - Perturbations Fonction intempestive Déclenchement intempestif Coup de bélier Absence de jeu Tableau 5.3. Exemples de modes de défaillance 5.1.3 Les effets de défaillance Les symptômes peuvent être observés in situ, sans démontage, par les utilisateurs de l’équipement ou par le maintenancier : VTOAG, mesures, défauts de qualité. Le VTOAG est l’utilisation naturelle des cinq sens de l’individu. Il ne faut jamais les négliger, car ils sont capables de contribuer à l’établissement d’un diagnostic. a) La vue (V) : • détection de fissures, fuites, déconnections, • détection de dégradations mécaniques. b) Le toucher (T) : • sensation de chaleur, de vibration, • estimation d’un état de surface. Karim AGREBI c) L’odorat (O) : • détection de la présence de produits particuliers, • «odeur de brûlé», embrayage chaud,... d) L’auditif (A) : • détection de bruits caractéristiques (frottements, sifflements). e) Le goût (G) : • identification d’un produit (fuite). 42 Cours méthodes de la maintenance 5.2 Tableau Causes – Effets 5.2.1 Rappels Dans l’apparition d’une défaillance, on peut distinguer trois phases : 1. la cause, 2. le mode, 3. l’effet. Exemple : Cause Les phares de la voiture sont restés allumés toute la nuit Mode La batterie est déchargée Effet Le moteur ne démarre pas Tableau 5.4. Vu de l’utilisateur, une défaillance se manifeste donc par son effet. Si on veut résoudre le problème, il faut d’abord localiser l’élément en cause afin de le réparer ou de l’échanger. Puis, si on veut que la défaillance ne se reproduise plus, .il faut rechercher les phénomènes ou les circonstances en cause. Dans ce paragraphe, on appellera recherche des causes la localisation des éléments dont l’état anormal a entraîné la défaillance. Pour aider l’homme de maintenance dans cette recherche, on dispose du Tableau Cause – Effets qui débouchent ensuite sur l’organigramme de diagnostic. Le Tableau Cause – Effets permet : • de faire un bilan des défaillances, • de rechercher des causes à partir d’un effet. 5.2.2 Structure du tableau Causes – Effets On recense, de manière exhaustive dans l’historique d’un équipement, tous les évènements relatifs à un sous-ensemble ou un composant d’un équipement posant problème (déterminé par exemple par une analyse de Pareto). On détermine : • le nombre de fois où l’effet est apparu, • la moyenne des temps d’intervention (MTI), • la moyenne des temps de diagnostic. L’ensemble de ces données est tout d’abord regroupé sur un tableau comme indiqué figure 6.12. Ne pas s’étonner si un effet peut être provoqué par plusieurs causes. Karim AGREBI 39 Cours méthodes de la maintenance Effet constaté E1 E2 E1 E3 E2 Elément en cause C1 C2 C3 C4 C5 Nombre de fois 12 4 23 2 6 MTI (min) 25 15 60 10 40 MTD (min) 10 5 10 2 12 Tableau 5.5. Recensement des causes et effets d’une défaillance Si ce tableau a l’intérêt de regrouper toutes les causes possibles correspondant à chaque effet, il a aussi un inconvénient majeur : pour chaque défaillance signalée, il faut parcourir toute la liste des effets constatés pour récupérer tous les éléments en cause. Donc, pour un équipement complexe, cette liste peut être très longue, d’où une perte de temps et des risques d’oubli. On va donc « croiser » les effets et les causes sur un tableau à double entrée (figure 6.13). Puis à l’intersection d’un effet et d’une cause, on indique le nombre de fois où l’effet est apparu. Cause Cause Cause Cause Cause C1 C2 C3 C4 C5 E1 E2 E3 Tableau 5.6. Croisement des causes et des effets On complète le tableau en intégrant les temps MTI et MTD. On obtient le tableau définitif Tableau 5.7 Cause Cause Cause Cause Cause C1 C2 C3 Moyenne des temps de diagnostic MTD 10 5 Moyenne des temps d’intervention MTI 25 15 E1 12 E2 4 E3 Tableau 5.7. Tableau Causes – Effets 10 60 23 C4 2 10 C5 12 40 6 2 Conclusion Le tableau causes – effets est un outil de synthèse d’historique qui met en évidence : • les relations entre les causes connues et les effets constatés, • la fréquence d’apparition des causes, Karim AGREBI 40 Cours méthodes de la maintenance • les temps d’intervention et les temps de diagnostic. Il va permettre de générer la fiche de diagnostic et l’organigramme de diagnostic. 5.2.3 Organigramme de diagnostic C’est un outil graphique décrivant la marche à suivre pour atteindre la cause d’une défaillance à partir de l’effet constaté. La recherche s’effectue à partir d’une suite d’actions et de tests à réaliser. C’est donc le « mode opératoire » du diagnostic. La syntaxe utilisée pour tracer l’organigramme de diagnostic est donnée figure 6.15. Figure 5.1. Syntaxe de l’organigramme de diagnostic Les hypothèses de test sont toujours hiérarchisées de manière à aller du plus probable au moins probable. Exemple : un aspirateur tourne mais n’aspire plus. Il est clair qu’il y a des choses à faire avant de mettre en cause le système d’aspiration. Figure 5.2. Organigramme de diagnostic d’un aspirateur Karim AGREBI 41 Cours méthodes de la maintenance Un organigramme de diagnostic est écrit par un expert de l’équipement. L’utilisateur n’est pas forcément un expert de l’équipement, mais il doit être capable d’effectuer correctement et en toute sécurité les actions et les tests proposés par l’organigramme. 5.2.4 Fiche de diagnostic N° hyp. Point de Contrôle Moyens de contrôle Intervenant : Raymond POULIDOR Références du contrôle 1 Suceur Visuel Passage libre d‘un tournevis 2 Sac à poussière Visuel Sac plat Bon Mauvais 3 Flexible Tactile Passer la soufflette Vérifier le passage de l’air Bon Mauvais Fiche de diagnostic Système : aspirateur Conclusion du diagnostic Cause de la défaillance : Obstruction du flexible par boule de papier Date : 18/01/2016 Résultat Bon Mauvais Proposition d’action corrective : Déboucher à l’aide d’un fil rigide émoussé au bout Amélioration proposée : coller une affichette « ne pas aspirer de papier » Tableau 5.8. Fiche de diagnostic Pour résumer Pour construire un organigramme de diagnostic ou une fiche de diagnostic, il faut : • établir le mode opératoire du diagnostic, • transposer ce mode opératoire sous la forme d’une suite logique de tests et d’actions. Chaque test et chaque action doivent être décrits de manière simple. La réponse à un test sera purement binaire (oui ou non, bon ou mauvais). Une action peut éventuellement consister à faire appel à un autre moyen : nouvel organigramme, appel à mode opératoire, appel à un expert, etc.. 5.3 Arbre de défaillances C’est un diagramme déductif qui va de l’effet vers la cause et qui a pour objet de rechercher toutes les combinaisons de défaillances élémentaires (primaires) pouvant déboucher vers une panne. 5.3.1 Symbolisme Cet outil utilise un symbolisme qu’on utilise également sur les circuits logiques. On parle aussi de logigramme de dépannage. Ce symbolisme est donné figure 6.18. Karim AGREBI 42 Cours méthodes de la maintenance Figure 5.3. Symbolisme des arbres de défaillances 5.3.2 Construction de l’arbre de défaillance Pour construire un arbre de défaillance, on peut utiliser l’organigramme de la figure 5.4. Notons que cette construction est tout à fait qualitative. Figure 5.4. Construction de l’arbre de défaillance 5.4 Système expert Un système expert est un logiciel qui simule les activités intellectuelles de l’homme avec des moyens informatiques. Avec un système expert, on entre dans le domaine de l’intelligence artificielle (IA). 5.4.1 L’utilité du système expert Il y a plusieurs raisons pour vouloir créer un système expert. Karim AGREBI 43 Cours méthodes de la maintenance 5.4.1.1 Raisons liées aux connaissances • grande quantité de connaissances : un tel système permet de stocker une quantité de connaissances qui demanderait, par un stockage traditionnel papier, un volume plus important ; l’informatique permet également une consultation plus rapide des dites connaissances. • connaissances évolutives : il est plus aisé de modifier un fichier sur support informatique que sur support papier. 5.4.1.2 Raisons liées aux raisonnements • lorsque l'équipement devient trop complexe pour être diagnostiqué par un système algorithmique (durée de traitement trop importante) ; • lorsque la prévision par calcul ne permet plus d'obtenir le résultat voulu : il est nécessaire de prévoir en interprétant les informations dont on dispose ; • lorsque pour comprendre et remédier définitivement à une cause de défaillance, il est intéressant de connaître les étapes du raisonnement pour bien mettre en évidence l'élément en cause. 5.4.1.3 Raisons liées à l'homme • le système expert est ciblé sur un équipement en particulier, il n'a pas de problème de confusion des connaissances due à une multiplicité des équipements à traiter ; • il permet de concentrer en un seul point l'expérience de plusieurs personnes compétentes dans un domaine précis ; • il facilite la rotation du personnel et donc l'expert n'est plus le seul détenteur du savoir et du savoir-faire. Toutes personnes peuvent utiliser le système expert et donc mettre à la portée des utilisateurs les connaissances de l'expert. 5.4.2 Avantage du système expert 1. Disponibilité de l'expérience : disponibilité en termes de lieu et de date. 2. Ni fatigue, ni oubli : il permet de pallier les défaillances humaines. 3. Qualification, compétence, rapidité : c'est un système compétent et rapide. 4. Neutralité, diminution des risques : pas de problèmes liés au stress par exemple. 5. Facilité de dialogue, stratégies : l'utilisation en est aisée (dialogue en langage courant). 6. Formalisation des connaissances : l'expert voit ses connaissances structurées. 7. Construction progressive : on n'est pas obligé de tout faire d'un coup. Karim AGREBI 44 Cours méthodes de la maintenance 8. Formation : c'est souvent la raison principale qui pousse à l'installer, former les gens de maintenance. 5.5 Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité 5.5.1 Le but de l'AMDEC La méthode AMDEC a pour objectif : • D’identifier les causes et les effets de l'échec potentiel d'un procédé ou d'un moyen de production. • D’identifier les actions pouvant éliminer (ou du moins réduire) l'échec potentiel la méthode consiste à imaginer les dysfonctionnements menant à l'échec avant même que ceux-ci ne se produisent. C'est donc essentiellement une méthode prédictive. Il existe plusieurs types d'AMDEC dont les deux suivantes : AMDEC procédé : on identifie les défaillances du procédé de fabrication dont les effets agissent directement sur la qualité du produit fabriqué (les pannes ne sont pas prises en compte). AMDEC moyen : on identifie les défaillances du moyen de production dont les effets agissent directement sur la productivité de l'entreprise. Il s'agit donc de l'analyse des pannes et de l'optimisation de la maintenance. Citons également l'AMDEC sécurité dont le but est de réduire les risques liés à l'utilisation d'un moyen de production, l'AMDEC conception qu'on réalise au cours de la conception d'un outil de production, et l'AMDEC produit qui analyse l'impact des défaillances d'un produit sur l'utilisation qu'en fait un client. 5.5.2 La méthodologie La réalisation d'une AMDEC suppose le déroulement de la méthode comme suit : • La constitution d'un groupe de travail • L'analyse fonctionnelle du procédé (ou de la machine) • L'analyse des défaillances potentielles • L'évaluation de ces défaillances et la détermination de leur criticité • La définition et la planification des actions Karim AGREBI 45 Cours méthodes de la maintenance 5.5.3 Le groupe de travail L'AMDEC étant une méthode prédictive, elle repose fortement sur l'expérience. Il est donc nécessaire de faire appel à des expériences d'horizons divers afin de neutraliser l'aspect subjectif des analyses. Un groupe de travail doit nécessairement être constitué. Ce groupe, est composé de 4 à 8 individus issus de divers services de l'entreprise : • service production • service maintenance • service qualité • service méthodes Ces personnes ont toutes un rapport avec l'objet de l'analyse (machine, procédé) et en ont une expérience significative qui leur permet d'argumenter au cours des réunions. De plus, l'une des personnes du groupe occupe la fonction d'animateur. Elle a pour rôle de conduire et d'orienter les débats, de veiller au respect des limites du sujet, de désigner la personne qui doit trancher en cas de litige, de rédiger l'AMDEC et de planifier les réunions. Cette personne ne connaît pas forcément l'objet de l'analyse – et il est même préférable qu'elle ne le connaisse pas pour introduire une certaine objectivité dans le déroulement – et elle est souvent extérieure à l'entreprise (consultant). Les réunions durent au maximum une demi-journée et sont planifiées au rythme d'environ une tous les 15 jours. Comme il n'est pas aisé de réunir toutes les personnes, l'effort de présence consenti par chacun doit se concrétiser par de la discipline et de l'efficacité. Même si d'apparence l'AMDEC ressemble à une discussion où s'opposent des points de vue différents, elle n'en reste pas moins une méthode empreinte d'une certaine rigueur et devant déboucher sur des actions très concrètes. 5.5.4 L’analyse fonctionnelle 5.5.4.1 Définition Le système dont on étudie les défaillances doit d'abord être "décortiqué". A quoi sert-il ? Quelles fonctions doit-il remplir ? Comment fonctionne-t-il ? L'analyse fonctionnelle doit répondre à ces questions, de façon rigoureuse. Le système est analysé sous ses aspects : Karim AGREBI 46 Cours méthodes de la maintenance • externes : relations avec le milieu extérieur (qu'est ce qui rentre, qu'est ce qui sort, …) • internes : analyse des flux et des activités au sein du procédé ou de la machine 5.5.4.2 L'analyse descendante Tout problème peut être décomposé en sous-problèmes plus simples : on résout plusieurs petits problèmes plutôt qu'un gros. Figure 5.5. L’analyse descendante 5.5.4.3 L’arborescence Méthode utilisée pour décrire la structure matérielle d'une machine (analyse structurelle) Figure 5.6. L’arborescence Karim AGREBI 47 Cours méthodes de la maintenance 5.5.5 L'ANALYSE DES DEFAILLANCES Il s'agit d'identifier les schémas du type : Figure 5.7. 5.5.5.1 Le mode de défaillance Il concerne la fonction et exprime de quelle manière cette fonction ne fait plus ce qu'elle est sensée faire. L'analyse fonctionnelle recense les fonctions, l'AMDEC envisage pour chacune d'entre-elles sa façon (ou ses façons car il peut y en avoir plusieurs) de ne plus se comporter correctement. 5.5.5.2 La cause C'est l'anomalie qui conduit au mode de défaillance. La défaillance est un écart par rapport à la norme de fonctionnement. Les causes trouvent leurs sources dans cinq grandes familles. On en fait l'inventaire dans des diagrammes dits "diagrammes de causes à effets" Un mode de défaillance peut résulter de la combinaison de plusieurs causes. Une cause peut être à l'origine de plusieurs modes de défaillances. Cause 5.5.5.3 L'effet L'effet concrétise la conséquence du mode de défaillance. Il dépend du point de vue AMDEC que l'on adopte : • Effets sur la qualité du produit (AMDEC procédé) • Effets sur la productivité (AMDEC machine) • Effets sur la sécurité (AMDEC sécurité) Un effet peut lui-même devenir la cause d'un autre mode de défaillance 5.5.6 L’évaluation L'évaluation se fait selon 3 critères principaux : • la gravité • la fréquence • la non-détection Ces critères ne sont pas limitatifs, le groupe de travail peut en définir d'autres plus judicieux par rapport au problème traité. Karim AGREBI 48 Cours méthodes de la maintenance Chaque critère est évalué dans une plage de notes. Cette plage est déterminée par le groupe de travail. Plus la note est élevée, plus sa sévérité est grande. 5.5.6.1 La gravité Elle exprime l'importance de l'effet sur la qualité du produit (AMDEC procédé) ou sur la productivité (AMDEC machine) ou sur la sécurité (AMDEC sécurité). Le groupe doit décider de la manière de mesurer l'effet. Exemple : Effet sur la dimension d'un produit : effet sur le temps d'arrêt de production • note 1 : écart inférieur à 0,5% note 1 : inférieur à 4 heures • note 2 : écart inférieur à 1% note 2 : inférieur à 24 heures • note 3 : écart inférieur à 5% note 3 : inférieur à 1 semaine • note 4 : écart supérieur à 5% note 4 : supérieur à une semaine 5.5.6.2 La fréquence On estime la période à laquelle la défaillance est susceptible de se reproduire Exemple : • note 1 : moins d'une fois par an • note 2 : moins d'une fois par mois • note 3 : moins d'une fois par semaine • note 4 : plus d'une fois par semaine 5.5.6.3 La non-détection Elle exprime l'efficacité du système permettant de détecter le problème Exemple : • note 1 : détection efficace permettant une action préventive • note 2 : système présentant des risques de non-détection dans certains cas • note 3 : système de détection peu fiable • note 4 : aucune détection 5.5.6.4 La criticité Lorsque les 3 critères ont été évalués dans une ligne de la synthèse AMDEC, on fait le produit des 3 notes obtenues pour calculer la criticité. C=G*F*N Karim AGREBI 49 Cours méthodes de la maintenance Criticité gravité fréquence non-détection Le groupe de travail doit alors décider d'un seuil de criticité. Au delà de ce seuil, l'effet de la défaillance n'est pas supportable. Une action est nécessaire. Un histogramme permet de visualiser les résultats. 5.5.7 Les actions La finalité de l'analyse AMDEC, après la mise en évidence des défaillances critiques, est de définir des actions de nature à traiter le problème identifié. Les actions sont de 3 types : Actions préventives : on agit pour prévenir la défaillance avant qu'elle ne se produise, pour l'empêcher de se produire. Ces actions sont planifiées. La période d'application d'une action résulte de l'évaluation de la fréquence. Actions correctives : lorsque le problème n'est pas considéré comme critique, on agit au moment où il se présente. L'action doit alors être la plus courte possible pour une remise aux normes rapide. Actions amélioratives : il s'agit en général de modifications de procédé ou de modifications technologiques du moyen de production destinées à faire disparaître totalement le problème. Le coût de ce type d'action n'est pas négligeable et on le traite comme un investissement. Karim AGREBI 50 Cours méthodes de la maintenance 6 SURETE DE FONCTIONNEMENT Motivation et objectifs Dans cette leçon vous serait capables de : Connaître les différents temps en maintenance. Connaître les composantes de la sûreté de fonctionnement Connaitre les techniques statistiques de mesure de la fiabilité d’un équipement. Utiliser l’historique du matériel pour déterminer son loi de fiabilité. Calculer la maintenabilité d’un équipement à partie des données historique Calculer la disponibilité d’un équipement à partie des données historique Place de la leçon dans la série Leçon n° : 1 Introduction à la maintenance Leçon n° : 2 Les méthodes de la maintenance Leçon n° : 3 Etude du comportement du matériel Leçon n° : 4 Analyse quantitatives des défaillances Leçon n° : 5 Analyse qualitative des défaillances et aide de diagnostic Leçon n° : 6 Sûreté de fonctionnement Plan de la leçon 6. Sûreté de fonctionnement 6.1.Sûreté de fonctionnement 6.1.1. Disponibilité 6.1.2. Fiabilité 6.1.3. Maintenabilité 6.1.4. Logistique de maintenance 6.2.Le taux de défaillance 6.2.1. Définition 6.2.2. La courbe en baignoire 6.3.Etude de la fiabilité 6.3.1. Intérêt de l’étude de fiabilité 6.3.2. Calcul de fiabilité 6.4.Maintenabilité des équipements 6.4.1. Définition 6.4.2. Modèle de mathématique de maintenabilité 6.4.3. Amélioration de la maintenabilité 6.5.Disponibilité des systèmes réparables Karim AGREBI 51 Cours méthodes de la maintenance 6.1 Sûreté de fonctionnement Figure 6.1. sûreté de fonctionnement Ensemble des propriétés qui décrivent la disponibilité et les facteurs qui la conditionnent : fiabilité, maintenabilité, et logistique de maintenance. (Norme NF EN 13306) 6.1.1 Disponibilité Aptitude d’un bien à être en état d’accomplir une fonction requise dans des conditions données, à un instant donné ou durant un intervalle de temps donné, en supposant que la fourniture des moyens extérieurs nécessaires est assurée. (Norme NF EN 13306) La disponibilité se calcule par la formule suivante : Disponibilité = MTBF / (MTBF + MTTR) Remarque : En anglais, MTTR correspond à "mean time to restoration" (norme X60-500), il serait donc plus rigoureux d'utiliser 6.1.2 Fiabilité Aptitude d’un bien à accomplir une fonction requise, dans des conditions données, durant un intervalle de temps donné.(Norme NF EN 13306) 6.1.3 Maintenabilité Dans des conditions données d'utilisation, aptitude d’un bien à être maintenu ou rétabli dans un état où il peut accomplir une fonction requise, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions données, en utilisant des procédures et des moyens prescrits. (Norme NF EN 13306) 6.1.4 Logistique de maintenance Ressources, services, et moyens de gestion nécessaire à l'exécution de la maintenance. (Norme NF EN 13306) Karim AGREBI 52 Cours méthodes de la maintenance 6.2 Le taux de défaillance 6.2.1 Définition Le taux de défaillance est un indicateur de fiabilité qui représente : - soit le nombre de défaillances par unité d'usage : c'est le taux de défaillance moyen : - soit la fonction λ(t) qui représente la probabilité d'apparition d'une défaillance d'un équipement à l'instant t : c'est le taux de défaillance instantané. Par conséquent, l'appareil considéré est encore en fonctionnement à l'instant t. Le taux de défaillance s'exprime le plus souvent en pannes / heure. 6.2.2 La courbe en baignoire L'allure générale des variations de la fonction λ(t) d'un équipement au long de sa durée de vie est une courbe en forme de baignoire. Cette évolution est fréquemment vérifiée sur les systèmes industriels. Figure 6.2. Evolution du taux de défaillance d'un équipement La courbe met en évidence 3 périodes distinctes : - la période de jeunesse, caractérisée par des défaillances précoces - La période de maturité, caractérisée par des défaillances aléatoires et un taux de défaillance sensiblement constant - La période de vieillesse, ou d'usure, caractérisée par un taux de défaillance croissant jusqu'à obsolescence 6.3 Étude de la fiabilité 6.3.1 Intérêt de l'étude de la fiabilité L'analyse de la fiabilité d'un système permet de modéliser et de prévoir sa durée de vie (dans le cas d'un système non réparable) ou son temps de bon fonctionnement (dans le cas d'un système réparable). La connaissance de la durée de vie d'un système ou d'un composant permet de déterminer par exemple les périodicités dans le cas d'une maintenance préventive systématique. Karim AGREBI 53 Cours méthodes de la maintenance 6.3.2 Calcul de la fiabilité La fiabilité R(t) représente la probabilité pour qu´une entité accomplisse une fonction requise, dans des conditions données, pendant un intervalle de temps donné. Remarque : On peut être amené à utiliser aussi la fonction de répartition F(t) qui est la fonction complémentaire de R(t). Deux méthodes permettent de faire une étude de fiabilité : - le modèle exponentiel - le modèle de Weibull 6.3.3 Le modelé exponentiel Il s’applique lorsque le taux de défaillance est considéré constant. C’est le cas de la période de maturité. Les pannes sont peu nombreuses et imprévisibles (aléatoires). Les équations suivantes sont donc utilisables : = . = 1 1 = Remarque : Le modèle exponentiel ne fonctionne que si l est considéré constant. Il ne pourra donc pas être utilisé dans les périodes de jeunesse ni de vieillesse du matériel. 6.3.4 Le modelé de Weibull La loi de Weibull est un modèle couramment employé pour modéliser la durée vie d'un matériel. Cela permet de déterminer par exemple les périodicités dans le cas d'une maintenance préventive systématique. La loi de Weibull est très souple d'utilisation, ce qui lui permet de s'ajuster à un grand nombre d'échantillons prélevés au long de la vie d'un équipement. Elle couvre les cas de taux de défaillance variables, décroissants (périodes de jeunesse), ou croissant (période de vieillesse). Elle permet d'ailleurs, à partir des résultats obtenus de déterminer dans quelle période de sa vie se trouve le système étudié. 6.3.4.1 Définitions des paramètres utilisés • Paramètres de la loi de Weibull β est le paramètre de forme. η est le paramètre d'échelle. γ est le paramètre de position. Karim AGREBI 54 Cours méthodes de la maintenance • Fiabilité R(t) = = 1 • > ! ≤ ! Taux de défaillance λ (t) # = . $ • MTBF = $. % + 6.3.4.2 Méthodologie de Weibull L’étude d’un historique d’équipement permet d’obtenir une estimation de la fonction de défaillance F(t) pour un certain nombre de valeurs de t. Le problème est donc de déterminer les paramètres ajustant cette fonction. Cette détermination est facilitée par l’emploi d’un papier à échelle « log-log », imaginé par Allen PLAIT et appelé encore « papier de Weibull ». a. Description du papier de Weibull Ce papier log-log comporte quatre axes (figure 5) : F(t) a 1 99,9 0,2 1 0,3 A 63,21 lnt 10 t 1 Origine du repère 2 B 3 b 4 5 Figure 6.3. Axes du papier de Weibull • l’axe A en abscisse est l’axe des temps sur lequel on portera les valeurs t (TBF si le système est réparable, TTF si le système est non réparable) ; Karim AGREBI 55 Cours méthodes de la maintenance • l’axe B en ordonnée est l’axe sur lequel on porte les valeurs de F(t) qu’on aura calculé en utilisant les formules d’approximation des rangs bruts moyens ou médians selon le nombre de valeurs de t (voir rappel plus bas) ; il est déjà gradué en pourcentage. • l’axe a correspond à lnt ; b. Méthodologie de l’ajustement graphique 1) Préparation des données : recueillir d’après les historiques les TBF ou TTF de l’équipement étudié et classer ces temps par ordre croissant. Soit N leur nombre. 2) Attribuer à chaque temps un ordre i de 1 à N (s’il y a plusieurs temps égaux, on leur attribuera des rangs successifs i, i+1, i+2, etc.. 3) Calculer la fonction relative cumulée de défaillance F(t) pour chaque temps ti considéré. Rappel - Si N représente le nombre de données, on estime F(t) à l’instant de la ième défaillance par : = ' ( ' ) > 50 méthode des rangs bruts = (89 20 < ) ≤ 50 méthode des rangs moyens '=.> = (8=.? ) ≤ 20 méthode des rangs médians 4) Tracer le nuage de points [ti, F(ti)]. 3) Tracé de la droite D dite « de Weibull » On trace tout d’abord la droite d’ajustement D, puis la droite D’, parallèle à D passant par le point d’abscisse 1, origine du repère. 4) Détermination des valeurs des paramètres β, η et γ • le paramètre β est la pente de la droite D, c’est à dire l’intersection de D’ avec l’axe b ; • le paramètre η est l’intersection de D avec l’axe des temps X, • le paramètre γ est lié à la forme du nuage. 5) Détermination de l’expression de la loi de Weibull 6) Détermination du MTBF 7) Exploitation des résultats c. Forme du nuage de points Le nuage de points n’est pas toujours ajustable par une droite : il est alors ajustable par une courbe dont la concavité reste constante. Karim AGREBI 56 Cours méthodes de la maintenance si le nuage est ajustable par une droite alors γ = 0, • si la concavité du nuage est tournée vers le bas, alors γ > 0, • si la concavité du nuage est tournée vers le haut, alors γ < 0 • La recherche du paramètre γ peut s’effectuer en prenant trois points du nuage de Weibull (figure A5). Pour obtenir une bonne précision, il faut que les points P1 et P3 soient suffisamment éloignés et non extrêmes. On les choisit aussi de manière que les projections de P1P2 et P2P3 sur l’axe b soient égales. On obtient : != AA − 9 . > 2. A − 9 − > t2 t1 t3 A P3 a b P2 a P1 Figure 6.4. Détermination de γ d. redressement de la concavité On translate tous les points de la courbe de la valeur γ. Du fait de l’échelle logarithmique, les points se retrouvent sur une droite qui est tout simplement la droite D. A γ γ D b γ γ Figure 6.5. Redressement de la concavité - Le paramètre η est obtenu par l'intersection de la droite tracée avec l'axe des η lue sur ce dernier axe. L'échelle utilisée pour la lecture devra être la même que celle choisie pour l'axe de t. - Le paramètre β est obtenu en traçant une parallèle à la droite précédente et passant par la valeur 1 de l'axe des η. La Karim AGREBI 57 Cours méthodes de la maintenance valeur de β se lit sur l'axe des β, à l'intersection avec la droite parallèle tracée ci-dessus. Interpréter les résultats 6.4 Maintenabilité des équipements 6.4.1 Modélisation mathématique de la maintenabilité C’est la probabilité de rétablir un système dans des conditions de fonctionnement spécifiées en des limites de temps désirées, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions et avec des moyens prescrits. Si on note la fonction maintenabilité on a : = Pr < Les calculs prévisionnels de maintenabilité reposent sur l’hypothèse exponentielle, la répartition des temps de réparation est alors exponentiel, selon la formule = 1 − D. Par analogie au taux de défaillance E est le taux de réparation. 9 Le MTTR est calculer par = D 6.4.2 Amélioration de la maintenabilité La maintenabilité d’un équipement est une qualité fondamentale, qui n’est malheureusement pas toujours prise en compte par les constructeurs et à laquelle les clients (souvent des services différents de la maintenance) n’attachent pas l’attention désirable. L’amélioration de la maintenabilité passe par la diminution des temps explicités au début de ce paragraphe, à savoir : • le temps de vérification de la réalité de la défaillance et de localisation, • le temps de diagnostic, • le temps de réparation puis le temps de contrôle et d’essais. Les propositions fournies dans le tableau 7.16 permettent de diminuer notablement ces pannes. Karim AGREBI 58 Cours méthodes de la maintenance Temps Vérification, localisation Améliorations possibles • voyants, capteurs • appareils de mesure • supervision • documentation opérationnelle complète (plans mis à jour, notices d’entretien, etc..) • repérage et accessibilité des points de mesure • facilité de diagnostic : diagramme causeseffets, arbre de diagnostic, logigramme de dépannage, système expert Diagnostic • accessibilité meilleure, facilité démontage • gammes de démontage-remontage • interchangeabilité des composants Réparation Contrôles et essais de • dispositifs de contrôle incorporés dès la conception • procédures d’essais simplifiées • connaissance des limites de tolérance admissible des caractéristiques à mesurer • • • • • équipements homogènes et/ou standards personnel bien formé procédures d’intervention précises outillage spécialisé et adapté choix du fournisseur d’après la qualité de son matériel et de son SAV • stabilité des fabrications • existence de stocks et/ou délais très courts pour obtenir une pièce de rechange Gestion Fournisseurs Tableau 6.1. Amélioration de la maintenabilité 6.5 Disponibilité des systèmes réparables 6.5.1 Différentes formes de disponibilité Mise en service Première défaillance Date d’interventi on Remise en service Deuxièm e défaillance Bon fonctionnement MT MD MU MT Figure 6.6. Disponibilité opérationnelle de l’unité Karim AGREBI 59 Cours méthodes de la maintenance On appelle disponibilité opérationnelle noté Dop l’évaluation de la disponibilité obtenu à partir de mesures de temps saisis à partir des états d’un équipement. Elle est évaluée à partir des relevés de temps relatif : - A une période de temps (1 jour, une semaine, des mois, 1An) ; - A un équipement, ou à une partie d’une ligne de production ; - Aux temps d’indisponibilité propre de moyenne MDT et des durées de bon fonctionnement de moyenne MTBF suivant le modèle : FGH = I I = I + F 6.5.1.1 Disponibilité opérationnelle globale C’est la disponibilité de ligne de production complète elle s’obtient par décomposition des Dop des unités, suivant la présence de stock intermédiaire dits stock tampon. L’objectif de maintenance est d’améliorer la disponibilité global cela passe inexorablement par l’amélioration des Dop les plus faible. 6.5.1.2 Disponibilité asymptotique Pour un équipement donné il existe une limite de disponibilité FJ elle représente la disponibilité maximal qu’on puisse souhaiter avoir de l’équipement. 6.5.2 Composition de disponibilité opérationnelle 6.5.2.1 Modèle série des lignes à unité liées ou dépendant U1 U2 U3 UN Figure 6.7. La disponibilité opérationnelle de la ligne sera dans ce cas : FK = L∑R9 9 NOPQ 1 S − ) − 1 Exemple Soit une ligne de 10 unité, dont chacune a une disponibilité Dopi =0.99. Alors Dg = 0.908. Supposons maintenant que 9 unité aient une disponibilité Dopu =0.99 et que l’une d’eux ait une disponibilité d 0.8 alors Dg =0.75. Conclusion la méthode d’amélioration de performance d’un ensemble lié passe par l’amélioration du maillon faible. Karim AGREBI 60 Cours méthodes de la maintenance 6.5.3 Amélioration de la disponibilité opérationnelle La disponibilité opérationnelle tient compte des problèmes d’indisponibilité dus aussi bien à la maintenance qu’à la production et les caractéristiques intrinsèques des équipements, caractéristiques du matériel satisfaisant. 6.5.3.1 Améliorer l’organisation du service de production • gestion de la production • qualité • gestion du personnel • résoudre les problèmes externes (grèves, coupure d’énergie, ..) 6.5.3.2 Améliorer l’organisation du service maintenance • revoir la politique de maintenance (choix de la maintenance corrective ou de la maintenance préventive) • préparation du travail • ordonnancement • temps logistiques (gestion du personnel, outillage de rechange, etc...) 6.5.3.3 Améliorer les caractéristiques intrinsèques du matériel • fiabilité (choix de composants plus fiables) • maintenabilité • temps de diagnostic (logigramme, arbre de défaillance, système expert) • temps de réparation (accessibilité, outillage adapté) • améliorer l’entretien préventif (regroupement de certaines opérations) • réduire les temps de changement d’outillages et de fabrication (SMED) 6.6 Analyse FMD d'un historique Le concept de FMD correspond à la prise en compte et l'analyse des 3 indicateurs "fiabilité – maintenabilité – disponibilité". 6.6.1 Analyse du non disponibilité La non disponibilité (ou indisponibilité) d'un système est le résultat de la combinaison de deux facteurs : le nombre de défaillances et la durée moyenne de réparation (ou de dépannage). Si on note "n" le nombre de défaillances sur une période donnée et " t " le temps moyen Karim AGREBI 61 Cours méthodes de la maintenance des interventions sur cette période, on peut caractériser le temps d'indisponibilité du système sur cette période en effectuant le produit n.t. Figure 6.8. Ce type de graphique permet de déterminer quel système est à étudier prioritairement pour améliorer la disponibilité. 6.6.2 Analyse de la non fiabilité Un graphique en n permet de déterminer quel système est à étudier prioritairement pour améliorer la fiabilité. Figure 6.9. 6.6.3 Analyse de la non maintenabilité Un graphique en t permet de déterminer quel système est à étudier prioritairement pour améliorer la maintenabilité. Figure 6.10. Karim AGREBI 62 Cours méthodes de la maintenance 7 APPLICATIONS 7.1 Problème 1 : Etude du diagnostic de la machine monte-charge Un atelier mécanique dispose d’un monte-charge utilisé pour soulever des voitures pour l’entretient. Le monte-charge est formé essentiellement d’un système hydraulique, d’un moteur électrique et des circuits de puissance et de commandes du moteur. Dans la suite on souhaite mener une diagnostique de comportement de défaillance de ce matériel. On a à notre disposition les schémas hydrauliques (Figure 1.a) et électriques (Figure 1.b) de la machine monte-charge ainsi que l’historique des pannes durant huit années. L’étude comportera : - l’analyse fonctionnelle de la machine monte-charge. - L’analyse ABC pour identifier les pannes critiques. - Développement des outils de diagnostic des pannes (tableau cause effet et arbre de défaillance) Karim AGREBI 63 Cours méthodes de la maintenance Figure 1.a schéma hydraulique Figure 1.b schéma électrique Karim AGREBI 64 Cours méthodes de la maintenance Eléments cause Effets Date Filtre colmaté Distributeur défaillant L’accouplement endommagé Roulement moteur défectueux Fin de course cassée Relai thermique déclenché L’accouplement endommagé Contacteur HS Filtre colmaté Fin de course détériorée Fuite connexion Contacteur HS Régulateur de débit dérèglé Filtre colmaté Distributeur défaillant L’accouplement endommagé Roulement moteur défectueux Fin de course cassée Relai thermique déclenché Fusible grillé Contacteur HS Verni cassé Fuite connexion Huile contaminé Régulateur de débit dérèglé Filtre colmaté Distributeur défaillant L’accouplement endommagé Contacteur HS Verni cassé Fuite connexion Régulateur de débit dérèglé Roulement moteur défectueux Filtre colmaté Distributeur défaillant L’accouplement endommagé Roulement moteur défectueux Filtre colmaté Distributeur défaillant L’accouplement endommagé Roulement moteur défectueux Fin de course cassée Relai thermique déclenché Fusible grillé Contacteur HS Filtre colmaté Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Bruit anormal Cycle incomplet Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Mouvement perturbé Cycle incomplet 17/01/2008 07/02/2008 11/02/2008 19/03/2008 11/04/2008 08/05/2008 22/05/2008 23/06/2008 12/07/2008 30/07/2008 09/09/2008 04/10/2008 12/11/2008 05/01/2009 08/01/2009 16/03/2009 17/04/2009 25/05/2009 28/06/2009 03/07/2009 26/08/2009 04/09/2009 18/10/2009 15/12/2009 17/01/2010 07/02/2010 11/02/2010 19/03/2010 11/04/2010 08/05/2010 23/06/2010 12/07/2010 30/07/2010 09/09/2010 04/10/2010 12/11/2010 05/01/2011 08/01/2011 16/03/2011 17/04/2011 25/05/2011 28/06/2011 03/07/2011 26/08/2011 04/09/2011 13/10/2011 Karim AGREBI Pas de mouvement de vérin Mouvement lent Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Bruit anormal Cycle incomplet Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Mouvement perturbé Mouvement lent Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Mouvement lent Bruit anormal Mouvement perturbé Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Bruit anormal Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Bruit anormal Cycle incomplet Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Pas de mouvement de vérin Mouvement perturbé DT (mn) 68 575 420 480 20 76 636 105 44 32 250 52 150 56 756 342 480 18 86 43 95 480 250 241 150 72 892 375 95 455 250 58 150 85 580 405 450 42 780 385 520 25 86 43 95 65 65 Cours méthodes de la maintenance Partie 1 : Analyse fonctionnelle 1. Quelles est le rôle des unités 1R et 2R. ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………. 2. Compléter les figures suivantes en indiquant pour chaque cas l’état des différents contacteurs KM1, KM2 et KM3 (ouvert ou fermé) ainsi que le chemin du courant électrique. Bouton poussoir S1 actionné t = 0s Karim AGREBI Bouton poussoir S1 désactionné 0s < t < 9.6s Bouton poussoir S1 désactionné 9.6s < t 66 Cours méthodes de la maintenance 3. Faire la décomposition technique de la machine monte-charge. Monte charge partie hydraulique distributeur Alimentation et commande du moteur Moteur (électrique) Moteur (mécanqiue) Mécanique ventilateur Partie 2 Etude ABC 1. Compléter le tableau suivant en indiquant pour chaque éléments le nombre de défaillances N, les temps d’arrêt Nt et la moyenne des temps d’arrêt ̅ Karim AGREBI 67 Cours méthodes de la maintenance N Nt t̅ Huile contaminé Vérin défaillant Distributeur défectueux Accouplement détérioré Filtre colmaté Fin de course détériorée 2. Compléter le tableau suivant et tracer le diagramme en N sur le papier millimétré (Figure 4). N N en % Pourcentage cumulé Total 3. Compléter le tableau suivant et tracer le diagramme en Nt sur le papier millimétré (Figure 5). Karim AGREBI 68 Cours méthodes de la maintenance Nt N en % Pourcentage cumulé Total 4. Quelle est l’élément le moins fiable ………………………………………………………………………………................... 5. Quelle est l’élément le moins disponible ………………………………………………………………………………................... 6. Quelle est l’élément le moins maintenable ………………………………………………………………………………................... Karim AGREBI 69 Partie 3 aide au diagnostique 1. Compléter le tableau cause effet suivant Contacteur HS Relais thermique HS Fusible grillé Accouplement défectueux Filtre colmaté Huile hydraulique contaminé Vérin défaillant Fin de course détériorée Distributeur défaillant Régulateur de vitesse mal réglé Pas de mouvement Mouvement trop lent Mouvement irrégulier Cycle incomplet Compléter l’arbre de défaillance suivante Pas de mouvement de vérin ≥1 panne hydraulique panne électrique ≥1 ≥1 Karim AGREBI 70 7.2 Problème 2 : Analyse de défaillance d’une station de pompage Mode de la panne Désamorçage Fuite au niveau de la contre bride 11 Débit insuffisant (entartage de la tuyauterie) Arrêt pour échauffement (déclenchement de relai thermique) Désamorçage de la pompe Arrêt du système pour manque d’eau dans la nappe Désamorçage Arrêt pour bruit anormal du moteur (desserrement intérieur) Absence de débit (vanne pompe entartré) Bobine du contacteur HS Absence du débit (crépine entartré) Désamorçage pompe Fuite au niveau de la volute Déclenchement du disjoncteur Désamorçage pompe Crépine bouchée Désamorçage pompe Panne électrique, bobine d’un contacteur HS Entartage vanne pompe Déclenchement disjoncteur Entartrage de la tuyauterie Bobine contacteur HS Bruits anormaux ventilateur desserré Pompe désamorcée Bobine contacteur HS Vanne de distribution bloquée (blocage par dépôt) Fuite (joint de la volute) Entartage de la vanne pompe Désamorçage de la pompe Roulement moteur Vanne de distribution bloquée (entartage) Panne électrique (relais thermique sauter) Désamorçage de la pompe Crépine bouché Karim AGREBI Date 17/04/95 20/06/95 17/07/95 08/08/95 21/08/95 29/0895 06/09/95 13/09/95 21/11/95 24/11/95 03/12/95 07/12/95 07/01/96 19/01/96 02/02/96 03/03/96 17/04/96 29/04/96 06/05/96 14/06/96 27/06/96 08/07/96 11/08/96 02/09/96 04/10/96 24/10/96 03/11/96 14/11/96 29/11/96 07/12/96 13/01/97 02/02/97 16/03/97 02/04/97 DT (mn) 90 210 240 60 120 4320 120 150 180 150 180 180 240 30 180 210 120 90 180 30 180 120 90 150 180 240 180 300 120 360 120 90 90 180 71 Etude ABC Dresser un tableau regroupant les sous-ensembles, le nombre de défaillances N, les temps d’arrêt par sous-ensemble Nt et la moyenne des temps d’arrêt ̅ . A partir d’une analyse quantitative des défaillances, indiquer les sous-ensembles mettant en cause la disponibilité, la fiabilité et la maintenabilité de la ligne. N Nt t̅ Pompe Moteur Conduite Vanne pompe Vanne de distribution Crépine d’aspiration Armoire électrique 1. Compléter le tableau suivant et tracer le diagramme en N sur le papier millimétré N N en % Pourcentage cumulé Total Karim AGREBI 72 2. Compléter le tableau suivant et tracer le diagramme en Nt sur le papier millimétré (Figure 5). Nt N en % Pourcentage cumulé Total 3. Quelle est l’élément le moins fiable ………………………………………………………………………………................... 4. Quelle est l’élément le moins disponible ………………………………………………………………………………................... 5. Quelle est l’élément le moins maintenable ………………………………………………………………………………................... Karim AGREBI 73 Tableau cause effet Bobine du contacteur HS Déclenchement disjoncteur Relais thermique sauté Desserrement ventilateur Roulement défectueux Crépine entartré Conduite entartré Fuite contre bride Vanne de distribution entartrée Vanne pompe entartré Fuite joint de la volute Désamorçage pompe 74 Karim AGREBI Armoire électrique Moteur Conduite Pompe Absence de débit en amont du réservoir Absence de débit en aval du réservoir Diminution de débit Bruit anormale au niveau du moteur abscence de débit en amont du réservoir ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 Karim AGREBI 75 7.3 Problème 3 : étude de fiabilité d’une ligne de production On a observé pendant une année la ligne de production de cigarettes (fabrication, conditionnement en paquets puis en cartouches), grâce à un système de saisie des arrêts en temps réel par les opérateurs de production. La ligne fonctionne en feu continu, 5 jours sur 7. L’usine est fermée pendant 4 semaines en août. Il apparaît que les causes principales de défaillance sont les courroies-transfert. La ligne en comporte 36 identiques travaillant dans les mêmes conditions. Afin de pouvoir faire une étude de fiabilité, on a suivi le comportement de 12 courroies et relevé les durées de vie suivantes (en heures de fonctionnement) : 800 – 545 – 580 – 800 – 880 – 660 – 545 – 800 – 480 – 610 – 700 – 640 1) Ajuster cette distribution par une loi de Weibull. 2) En déduire la loi de fiabilité de ces roulements 3) Calculer leur MTBF et l’écart type 4) Déterminer la période de visite systématique qui correspond à une fiabilité de 85% 5) Calculer le nombre de défaillance prévisible par roulement pour l’année prochaine. β 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 A 0,8922 0,8906 0,8893 0,8882 0,8874 0,8867 0,8862 0,8857 0,8856 0,8859 0,8865 0,8873 0,8882 0,8893 0,8905 B 0,540 0,525 0,511 0,498 0,486 0,474 0,463 0,443 0,425 0,409 0,393 0,380 0,367 0,355 0,344 Table de Weibull Karim AGREBI 76 7.4 Problème 4 : AMDEC du VTT L’entreprise SOUISSI dispose d’un parc de 50 VTT destinés à être loués aux vacanciers d’une région touristique. Pour la satisfaction et la sécurité de la clientèle, ces VTT doivent être maintenus en bon état. Chaque fois qu’il intervient, l’agent de maintenance remplit un CRI. Le responsable de l’entreprise constate que son agent de maintenance passe de plus en plus en plus de temps à la maintenance corrective et que les clients expriment de plus en plus souvent leur mécontentement. Aussi décide-t-il d’étudier le problème de plus près, et après une analyse quantitative des défaillances faites avec l’agent de maintenance, il s’aperçoit que ce sont les problèmes dus à l’équipement de freinage qui sont les plus nombreux. Mieux, l’agent de maintenance remarque que la plupart des éléments en cause appartiennent au frein avant. De mauvais freins peuvent mettre l’utilisateur du VTT en danger. Dans ces conditions, il est décidé d’un commun accord d’effectuer une AMDEC. Karim AGREBI 77 Karim AGREBI 78 Karim AGREBI 79 Historique du frein Poignée Vis de réglage Gaine Câble Tirant Etrier gauche Etrier droit Patins Desserrée (déblocage vis de serrage) Tordue (chute) Grippée (absence de graisse) Oxydée pliée Tête dessertie (défaut de fabrication) coupé Têtes desserties (défaut de fabrication) Câble coupé Vis de blocage patin desserrée (mauvais montage) Vis de serrage câble desserrée Ressort de rappel étrier cassé Vis de blocage patin desserrée Ressort de rappel étrier cassé Patins mal orientés Patins usés (usure normale) Patins usés (usure rapide) 2 2 2 13 3 3 51 2 5 7 4 2 4 1 4 54 19 1. Faire la décomposition technique du frein. 2. Compléter le tableau AMDEC avec les éléments identifiés ci-dessus et les fonctions qu’ils remplissent. 3. En reprenant le tableau des modes de défaillances normalisés, repérer les modes de défaillances des divers éléments du frein. (Un élément peut avoir plusieurs modes de défaillance). 4. Pour chaque défaillance, écrire les causes qui peuvent la faire apparaître et en préciser les effets. 5. Préciser les moyens de détection possibles pour prévenir les défaillances, c'est-à-dire avant qu’elle ne se produise. 6. Pour calculer la criticité, on va utiliser pour faire simple une cotation à trois niveaux. • Fréquence : o Moins de 5 fois par saison F=1 o De 5 à 20 fois par saison F=2 o Plus de 20 fois par saison F=3 • Gravité : o n‘altère pas la qualité du freinage G=1 o provoque un freinage incorrect ou dur G=2 o empêche tout freinage G=3 • Non détection o Signe avant-coureur facilement détectable N=1 o Signe avant-coureur difficilement détectable N=2 o Aucun signe avant-coureur N=3 Karim AGREBI 80 Frein Décomposition technique Karim AGREBI 81 Elément Désignation Fonction Poignée Mode Défaillances Cause Effet Detection Criticité F G N C Décisions de maintenance Vis de réglage Gaine Câble Tirant Etrier gauche Etrier droit Patins Karim AGREBI 82 Bibliographie Gestion de la maintenance M.VILLAIN-ISET NABEUL-MAI 2004 Maintenance méthode et organisation, FRANÇOIX MONCHY ; 2e édition DUNOD Cours de STRATEGIE DE MAINTENANCE A. BELHOMME 2010/2011 http://crta.fr/wp-content/uploads/2013/07/59-Maintenance-labaque-de-Noiret.pdf Karim AGREBI 83