Cours méthodes de la maintenance 1

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Cours méthodes de la maintenance
Karim AGREBI
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Table des matières
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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
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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
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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
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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
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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
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•
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
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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
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– 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.
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2 METHODE DE MAINTENANCE
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.
Leçon n° : 1
Leçon n° : 2
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
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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 :
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•
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
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0%
100%
30%
56%
60%
28%
90%
5%
12
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.
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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).
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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,...).
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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.
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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
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
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
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
•
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
3 ETUDE DU COMPORTEMENT DU MATERIEL
Connaître les différents mécanismes de défaillance.
Décrire précisément les défaillances.
Leçon n° : 1
Leçon n° : 2
Leçon n° : 3
Leçon n° : 4
Leçon n° : 5
Leçon n° : 6
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
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
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
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
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
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
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
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
4 ANALYSE QUANTITATIVES DES DEFAILLANCES
Appliquer la méthode ABC pour connaître les priorités des interventions.
Appliquer la méthode de l’abaque de Noiret pour choisir une polyptique de maintenance.
Leçon n° : 1
Leçon n° : 2
Leçon n° : 3
Leçon n° : 4
Leçon n° : 5
Leçon n° : 6
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
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
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
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
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
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
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
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
Karim AGREBI
38
5 ANALYSE QUALITATIVE DES DEFAILLANCES
ET AIDE DE DIAGNOSTIC
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.
Leçon n° : 1
Leçon n° : 2
Leçon n° : 3
Leçon n° : 4
Leçon n° : 5
Leçon n° : 6
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
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
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
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
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
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
•
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
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
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
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
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
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
•
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
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
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
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
6 SURETE DE FONCTIONNEMENT
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
Leçon n° : 1
Leçon n° : 2
Leçon n° : 3
Leçon n° : 4
Leçon n° : 5
Leçon n° : 6
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
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
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
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
•
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
•
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
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
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
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
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
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
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
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
Figure 1.a schéma hydraulique
Figure 1.b schéma électrique
Karim AGREBI
64
Eléments cause
Effets
Date
Filtre colmaté
Distributeur défaillant
L’accouplement endommagé
Roulement moteur défectueux
Fin de course cassée
Relai thermique déclenché
Contacteur HS
Filtre colmaté
Fin de course détériorée
Fuite connexion
Contacteur HS
Régulateur de débit dérèglé
Filtre colmaté
Fusible grillé
Contacteur HS
Verni cassé
Fuite connexion
Huile contaminé
Filtre colmaté
Contacteur HS
Verni cassé
Fuite connexion
Filtre colmaté
Filtre colmaté
Fusible grillé
Contacteur HS
Filtre colmaté
Pas de mouvement de vérin
Bruit anormal
Cycle incomplet
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
Mouvement lent
Bruit anormal
Cycle incomplet
Mouvement perturbé
Mouvement lent
Mouvement lent
Bruit anormal
Mouvement perturbé
Bruit anormal
Bruit anormal
Cycle incomplet
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
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
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
N
Nt
t̅
Huile contaminé
Vérin défaillant
Distributeur défectueux
Accouplement détérioré
Filtre colmaté
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
Karim AGREBI
68
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
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
Roulement moteur
Vanne de distribution bloquée (entartage)
Panne électrique (relais thermique sauter)
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
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

Cours méthodes de la maintenance 1

Transcription

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