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La maintenance basée sur la fiabilité guide pratique d'application de la RCM (coll. Diagnostic et maintenance)

De
674 pages
La Maintenance Basée sur la Fiabilité (MBF) est née dans le secteur aéronautique à la fin des années 1970 avec les avions gros porteurs. Normalisée sous le nom de RCM (Reliability Centered Maintenance), elle est aujourd'hui utilisée par toutes les compagnies aériennes majeures et dans les autres secteurs industriels en quête de compétitivité. Le principe de cette politique de maintenance, structurée et rationnelle, est d'identifier les matériels dont les modes de défaillances ont des conséquences significatives pour les objectifs de l'entreprise (productivité, sécurité, qualité, coûts...) et de ne retenir que des tâches efficaces et applicables de maintenance préventive. L'ouvrage analyse en détail les étapes nécessaires pour établir des programmes de maintenance préventive, met en relief les problèmes de conduite de projet associée à la mise en place et à la pérennité d'une démarche RCM. La maintenance basée sur la fiabilité est illustré d'exemples d'applications industrielles en insistant sur l'évaluation du retour d'investissement et sur l'importance du changement de culture d'entreprise. En conclusion, l'auteur fournit un ensemble de recommandations pour une mise en place effective de la MBF en insistant sur l'importance de la collecte d'un retour d'expérience de qualité. C'est un ouvrage de référence et de travail pour tous ceux qui désirent mettre en œuvre ou se familiariser avec cette politique de maintenance qui a fait largement ses preuves d'efficacités techniques et économiques dans les entreprises industrielles et commerciales.
1. Introduction 2. Maintenance et coût de possession 3.Principes et terminologie 4. Historique de la maintenance basée sur la fiabilité 5. Méthodologie de la maintenance basée sur la fiabilité 6. Exemples basée sur la fiabilité 7. Conclusions et recommandations - Index Annexe. Principales notations. Glossaire. Bibliographie. Index
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diagnostic et maintenance
La maintenance
basée
sur la fiabilité
guide pratique d'application
de la RCM
Gilles Zwingelstein
HERME S La maintenance basée
sur la fiabilité Collection diagnostic et maintenance
dirigée pa r Bernar d Dubuisson et Gilles Zwingelstein
Titres déjà parus (extrait du catalogu e général)
Validation de données et diagnostic, José RAGOT, Mohamed DAROUACH,
Didier MAQUIN, Gérard BLOCH.
Diagnostic et reconnaissance des formes , Bernard DUBUISSON.
Arbres de défaillance, Nikolas LIMNIOS.
Diagnostic pa r système expert, Jean-Noël CHATAIN.
Maîtrise de la qualité totale - outils de la maîtrise statistique des processus ,
Elbekkay e ZIANE.
Fiabilité d u logiciel, Jean-Pierre FOURNIER.
Diagnostic des défaillances, théorie et pratique pour systèmes industriels,
Gilles ZWINGELSTEIN. La maintenance
basée
sur la fiabilité
guide pratique d'application
delaRCM
Gilles Zwingelstein
HERMES REMERCIEMENTS
A mon épouse Nicole,
A mes filles :
Anne,
Isabelle,
Claire,
pour leur soutien, leur affection et leur patience pendant l'élaboration de cet ouvrage qui
les a privées pendant de longs mois de la disponibilité d'un mari et d'un père.
© Hermès, Paris, 1996
LAVOISIER
11 , rue Lavoisier
75008 Paris
ISS N 1243-2180
ISB N 2-86601-545-2
Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une
part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4).
Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc
une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété
intellectuelle. Table des matières
Remerciements 17
Préface9
Chapitre. Introduction 23
1.1. Les enjeux de la maintenance3
Fiabilité 26 1.2. Introduction à lae basée sur la
1.2.1. Définitions et objectifs6
1.2.2. Développement d'un programme de maintenance MBF 30
1.2.2.1. Recherche des matériels critiques 31
1.2.2.2 Sélection des tâches de maintenance2
1.2.2.3. Rôle primordial de la fiabilité3
1.2.3. Les étapes de développement de la MBF4
1.3. Organisation de l'ouvrage et guide de lecture5
Chapitre 2. Maintenance et coût de possession 55
2.1. Introduction 55
2.2. Définitions et objectifs de la maintenance6
2.2.1. Introduction6
2.2.2. Défaillance7
2.2.3.e potentielle 57
2.2.4. Dégradation8
2.2.5. Causes de défaillance9
2.2.6. Modes dee 60
2.2.7. Taux de défaillance0
2.2.8. Tâche applicable0
2.2.9.e efficace0
2.2.10. Maintenance préventive1
2.2.10.1.e préventive systématique 61
2.2.10.2. Maintenancee conditionnelle1
2.2.10.3. Maintenance prévisionnelle1
2.2.10.4.e proactive2
2.2.10.5.e Basée sur la Fiabilité (MBF) 62
2.2.10.6. Maintenance corrective 62 6 La maintenance basée sur la fiabilité
2.2.10.7. Maintenance palliative 62
2.2.10.8.e curative2
2.2.11. Valeurs des différentes catégories de maintenance 63
2.2.11.1. Option maintenance corrective4
2.2.11.2.ne préventive systématique5
2.2.11.3. Optionee6
2.3. Liens entre le coût global de possession d'un produit et la maintenance .67
2.4. La maintenance et le management de la qualité totale 70
2.4.1. Introduction 70
2.4.2. Définitions1
2.4.2.1. Les diagrammes des flux3
2.4.2.2. Le diagramme d'Ishikawa4
2.4.2.3. Les méthodes graphiques de présentation des données 77
2.4.2.4. L'analyse de Pareto9
2.4.2.5. Méthode A.B.C 84
2.4.2.6. Indice de Gini4
2.4.2.7. Les techniques de corrélation5
2.4.2.8. Déploiement de la qualité totale (Quality Function
Deployment)6
2.4.2.9. Autres méthodes 94
94 2.5. La maintenance et la fiabilité
94 2.5.1. Concepts de base en sûreté de fonctionnement
.95 2.5.2. Notion de risque
2.5.3. Sûreté de fonctionnement5
2.5.4. Fiabilité (Reliability)5
2.5.5. Disponibilité (Availability)9
2.6. La maintenance et la maintenabilité 101
2.6.1. Introduction1
2.6.2. Terminologie utilisée en maintenabilité2
2.7. La maintenance et la sécurité8
2.7.1. Introduction 108
2.7.2. Généralités 111
2.7.3. Description des méthodes1
2.7.3.1. Méthodes qualitatives2
2.7.3.1.1. Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets
(AMDE)3
2.7.3.1.2. Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et
de leur Criticité (AMDEC) 114
2.7.3.1.3. Analyse Préliminaire des Dangers, des Risques
(APD, APR)4
2.7.3.1.4. Méthode des Combinaisons de Pannes Résumées
(MCPR) 117
2.7.3.1.5. Méthode d'analyse HAZOP (HAZard and OPerability
Study)7
2.7.3.2. Méthodes mixtes et quantitatives7
2.7.3.2.1. Méthode du Diagramme de Succès ou de Fiabilité
(MDS/MDF)8 Table des matières 7
2.7.3.2.2. Méthode de l'Arbre des Causes ou de Défaillance
(MAC/M AD ) 119
2.7.3.2.3. Méthodes de la Table de Vérité et de la Table de Décision
(MTV, MTD) 122
2.7.3.2.4. Méthode de l'Arbre des Conséquences ou des Arbres
d'Evénements (MACQ/MAE)2
2.7.3.2.5. Méthode du Diagramme Causes-Conséquences (MDCQ.123
2.7.3.2.6.e de l'Espace des Etats (MEE) et extensions 124
2.7.3.2.7. Processus markoviens, systèmes markoviens homogènes . 125
2.7.3.2.8.s semi-markoviens 126
2.7.3.2.9. Processus non-markoviens homogènes et extensions 127
2.8. La maintenance et le soutien logistique7
2.8.1. Introduction 127
2.8.2. Définitions8
2.8.2.1. Logistique au sens classique8
2.8.2.2.e au sens commercial 128
2.8.2.3. Soutien logistique9
2.8.2.3.1. Généralités9
2.8.2.3.2. Planification de la maintenance9
2.8.2.3.3. Approvisionnement du soutien 130
2.8.2.3.4. Equipements de tests et matériels de soutien0
2.8.2.3.5. Emballage, manutention, stockage et transport 130
2.8.2.3.6. Personnel et formation du personnel1
2.8.2.3.7. Installations 131
2.8.2.3.8. Données1
2.8.2.3.9. Ressources informatiques2
2.8.2.4. Soutien Logistique Intégré2
2.8.2.4.1. Le MIL-STD-1369-A3
2.8.2.4.2. Le MIL-STD-1388-B3
2.9. La maintenance et l'efficacité économique5
2.10. La TPM (Total Productive Maintenance) 137
2.10.1. Introduction 137
2.10.2. Méthode8
2.10.2.1. Les pertes en TPM8
2.10.2.2. Les indicateurs de la TPM 140
2.10.3. La mise en œuvre de la TPM2
2.10.3.1. Actions au niveau de la conception2
2.10.3.2.s auu du fonctionnement3
2.10.3.3. Les cinq piliers de la TPM3
2.10.3.4. Les cinq mesures de la TPM4
2.10.4. Conclusions 145
2.11. Maintenance et conception6
2.11.1. Généralités6
2.11.2. Prise en compte de la maintenance à la conception 146
2.12. Conclusions 153 8 La maintenance basée sur la fiabilité
Chapitre 3. Principes et terminologie 157
3.1. Introduction7
3.2. Définitions et terminologie7
3.2.1. Missions et fonctions9
3.2.1.1. Missions9
3.2.1.2. Fonctions9
3.2.1.2.1. Fonctions utilisées en analyse de la valeur 159
3.2.1.2.2. Définitions des fonctions utilisées en maintenance 161
3.2.2. Description des procédés industriels 164
3.2.2.1. Introduction 164
3.2.2.2. Terminologies pour la description des procédés 167
3.2.2.2.1. Termes généraux7
3.2.2.2.2. Description fonctionnelle8
3.2.2.2.3.n matérielle9
3.2.2.2.4. Description hybride 171
3.2.3. Tâches de maintenance préventive2
3.2.3.1. Introduction2
3.2.3.2. Petit entretien-graissage2
3.2.3.3. Contrôle 173
3.2.3.4. Essais ou tests opérationnels3
3.2.3.5.s ou tests fonctionnels3
3.2.3.6. Tests pour la recherche de défaillances cachées 173
3.2.3.7. Surveillance en service3
3.2.3.8. Inspection4
3.2.3.9. Essais en exploitation4
3.2.3.10. Visite4
3.2.3.11. Révision4
3.2.3.12. Modification4
3.2.3.13. Réparation 175
3.2.4. Classification par niveaux de maintenance 175
3.2.4.1. Niveau 15
3.2.4.2.u 25
3.2.4.3. Niveau 35
3.2.4.4.u 46
3.2.4.5. Niveau 56
3.2.5. Définitions et classification des défaillances 177
3.2.5.1. Défaillance fonctionnelle7
3.2.5.2. Classification des défaillances en fonction des causes 180
3.2.5.2.1. Défaillance due à un mauvais emploi 180
3.2.5.2.2.e due à une faiblesse inhérente0
3.2.5.2.3. Défaillance première 180
3.2.5.2.4. Défaillance seconde0
3.2.5.3. Classification des défaillances en fonction du degré 180
3.2.5.3.1. Défaillance partielle0
3.2.5.3.2.e complète1
3.2.5.3.3. Défaillance intermittente1 Table des matières 9
3.2.5.4. Classification des défaillances en fonction de la vitesse
d'apparition 181
3.2.5.4.1. Défaillance soudaine1
3.2.5.4.2.e progressive1
3.2.5.5. Classification des défaillances en fonction de la vitesse
d'apparition et du degré1
3.2.5.5.1. Défaillance catalectique1
3.2.5.5.2.e par dégradation 181
3.2.5.6. Classification des défaillances en fonction de la date
d'apparition1
3.2.5.6.1. Taux de défaillance1
3.2.5.6.2. Période dee précoce3
3.2.5.6.3.e de défaillance à taux constant 183
3.2.5.6.4. Période dee d'usure3
3.2.5.7. Classification des défaillances par rapport aux conséquences.... 183
3.2.5.7.1. Défaillance mineure 184
3.2.5.7.2.e majeure4
3.2.5.7.3. Défaillance critique4
3.2.5.7.4.e catastrophique4
3.2.6. Défauts et pannes : définitions et classification5
3.2.6.1. Panne intermittente5
3.2.6.2.e fugitive 185
3.2.6.3. Panne permanente5
3.2.6.4.e latente ou cachée5
3.2.6.5. Notion de défaut5
3.2.7. Conclusion6
3.3. Mécanismes de ruine des matériels6
3.3.1. Introduction6
3.3.2. Modes de rupture 187
3.3.2.1. Modes de rupture fragile7
3.3.2.2.s dee semi fragile7
3.3.2.3. Mode de rupture ductile7
3.3.3. Ruine des matériels par fatigue 187
3.3.4. Ruine dess par abrasion9
3.3.5.e par cavitation9
3.3.6. Ruine par érosion par gouttelettes liquides 190
3.3.7.e par fluage 191
3.3.8. Ruine par relaxation1
3.3.9. Ruine par corrosion1
3.3.9.1. Corrosion généralisée1
3.3.9.2.n par aération différentielle 191
3.3.9.3. Corrosion galvanique2
3.3.9.4. La corrosion par piqûres2
3.3.9.5. Lan caverneuse2
3.3.9.6. La corrosion intercristalline2
3.3.9.7. Lan sous tension 193
3.3.9.8. La corrosion bactérienne3 10 La maintenance basée sur la fiabilité
3.3.10. Ruine par corrosion-érosion 193
3.3.11. Mécanismes de ruine induits par la conception et la fabrication ....195
3.3.12.s d'usure dus aux frottements et aux contacts des
matériels mécaniques5
3.3.12.1. Les régimes de lubrification5
3.3.12.2. Usure abrasive7
3.3.12.3.e adhesive7
3.3.13. Vieillissement 197
3.3.13.1. Mécanismes de vieillissement8
3.3.13.2. Effets du vieillissement8
3.3.13.3. Vieillissement accéléré8
3.4. Technologies et méthodes de la maintenance conditionnelle 198
3.4.1. Introduction8
3.4.2. Signatures 200
3.4.2.1. Signatures vibratoires0
3.4.2.2. Etudes des signaux non stationnaires 240
3.4.2.2.1. Représentation des signaux non stationnaires 242
3.4.2.2.2. Les structures fréquentielles2
3.4.2.2.3. Less temporelles3
3.4.2.2.4. Les structures conjointes3
3.4.2.2.5. Exemples d'applications de ces transformées 244
3.4.2.3. Matériels utilisés pour la surveillance vibratoire5
3.4.2.3.1. Capteurs 246
3.4.2.3.2. Moyens de traitement des informations 247
3.4.2.4. Signatures par analyse des lubrifiants9
3.4.2.4.1. Dégradation des lubrifiants 250
3.4.2.4.2. Contamination dess0
3.4.2.4.3. Conclusions et recommandations4
3.4.2.5. Signatures acoustiques4
3.4.2.6. Signatures par émission acoustique6
3.4.2.7.s ultrasonores 257
3.4.2.8. Signatures par courants de Foucault9
3.4.2.9.s thermiques 261
3.4.2.9.1. Mesures avec contact1
3.4.2.9.2.s sanst1
3.4.2.10. Signatures radiographiques, gammagraphiques et
neutrographiques3
3.4.2.11. Signatures électriques3
3.4.2.12.s temporelles8
3.4.2.13. Signatures diverses 269
3.4.2.14. Recommandations pour l'analyse de signature 272
3.4.3. Méthodes classiques de traitement des signatures3
3.4.3.1. Introduction 273
3.4.3.2. Méthodes de détection d'une anomalie 273
3.4.3.3.s d'analyse de tendance3
3.4.3.4. Méthodes de corrélation7
3.4.4. Méthodes de diagnostic de défaillances9 Table des matières 11
3.4.4.1. Introduction 279
3.4.4.2. Classification des méthodes de diagnostic 282
3.4.4.2.1. Les méthodes internes dec2
3.4.4.2.2. Less externes de diagnostic3
3.4.4.2.3. Les méthodes inductives et déductives 295
3.4.4.2.4. De la difficulté du diagnostic industriel6
3.4.5. Conclusions et recommandations 296
Chapitre 4. Historique de la maintenance basée sur la fiabilité 301
4.1. Introduction 301
4.2. Evolution de la maintenance dans l'aviation civile et militaire2
4.2.1 Les années 1930-19602
4.2.2. Les années 1960-1968 - changements de concepts de maintenance...304
4.2.3. Dess 1968 à aujourd'hui 306
4.2.3.1. Politique de maintenance MSG-16
4.2.3.2.e dee29
4.2.3.3. Politique dee EMSG 310
4.2.3.4.e de maintenance RCM1
4.2.3.5. Politique de maintenance MSG-32
4.3. Importance des notions de défaillance pour les programmes de
maintenance aéronautique MSG ou RCM7
4.3.1. Introduction 317
4.3.2. La nature de la défaillance7
4.3.3. La définition dee8
4.3.4. Défaillances fonctionnelles9
4.3.5.s potentielles 320
4.3.6. La détection des défaillances1
4.3.7. Rôle de l'équipage1
4.3.8. Les fonctions cachées de certains éléments 322
4.3.9. Vérification des défaillances3
4.4. Développement d'un programme de maintenance MSG-34
4.4.1. Généralités4
4.4.2. Objectifs du programme de maintenance5
4.4.3. Contenu due dee 325
4.4.4. Méthode d'élaboration de programme de maintenance préventive
basée sur la MSG-3 327
4.4.4.1. Découpage7
4.4.4.2. Méthode d'analyse des systèmes d'un aéronef et du groupe
motopropulseur9
4.4.4.2.1. Evaluation de premier niveau 331
4.4.4.2.2.n de secondu4
4.4.4.2.3. Définition des tâches de second niveau 340
4.4.4.2.4.n de la périodicité des tâches3
4.4.4.2.5. Différences entre la logique MSG-3-1 et la RCM 343
4.4.4.3. Elaboration du programme de maintenance des structures
des avions 345
4.4.4.3.1. Définition des structures d'avions 345 12 La maintenance basée sur la fiabilité
4.4.4.3.2. Sources de dommage et exigence d'inspection 346
4.4.4.3.3. Développement du programme de maintenance
structurale 347
4.4.4.3.4. Systèmes de notation des éléments prépondérants
de structure 351
4.4.4.3.5. Exigences du programme d'inspection 353
4.4.4.3.6. Rapports des résultatsn5
4.4.4.4. Programme d'inspection de zones6
4.4.4.4.1. Procéduren de zones6
4.4.4.4.2. Intervalles des tâches d'inspection de zones 357
4.5. Application d'un programme de maintenance 357
4.5.1. Descriptif des tâches d'entretien7
4.5.2. Personnalisation du MPD 358
4.5.3. Plan d'Entretien Bloc8
4.5.4. Charges de travail des visites d'entretien8
4.5.5. Plan d'entretien personnalisé9
4.5.6. Vie d'un programme de maintenance 360
4.5.6.1. Aptitude industrielle à la maintenance (JAR 145) 360
4.5.6.2. Suivi et traitement des incidents0
4.6. Spécificités des avions militaires0
4.6.1. Objectifs généraux 360
4.6.2. La maintenance dans l'Armée de l'Air Française 360
e r4.6.2.1. Maintenance en ligne ou 1 niveau d'intervention technique
(NTI 1)0
e4.6.2.2.e hors ligne ou 2 niveaun technique
(NTI 2)1
e4.6.2.3. Maintenance industrielle ou 3 niveau d'intervention technique
(NTI 3)1
Chapitre 5. Méthodologie de la maintenance basée sur la fiabilité 363
5.1. Introduction 363
5.2. Les méthodes d'analyse de la valeur et de l'analyse fonctionnelle 366
5.2.1. De l'analyse de la valeur à l'analyse fonctionnelle 366
5.2.1.1. Historique6
5.2.1.2. Objectifs7
5.2.1.3. Qu'est-ce que la valeur ?8
5.2.1.4.e que l'analyse de la valeur ? 368
5.2.1.5. Les étapes dee de lar9
5.2.2. L'Analyse Fonctionnelle (AF) 370
5.2.2.1. Pourquoi l'analyse fonctionnelle ?0
5.2.2.2. Les problèmes de l'analyse fonctionnelle 370
5.2.2.3. Les concepts fondamentaux0
5.2.2.4. Principes de mise en œuvre de l'analyse fonctionnelle 371
5.2.2.5. Nécessité de l'Analyse Dysfonctionnelle (AD)1
5.2.2.6. Domaines d'application2
5.2.2.7. L'analyse fonctionnelle dans la sûreté de fonctionnement 373
5.2.2.7.1. Les méthodes 373 Table des matières 13
5.2.2.7.2. Les outils de modélisation 374
5.2.2.8. L'analyse fonctionnelle et la fiabilité4
5.2.2.9. Eléments de choix dans les méthodes d'AF appliquées
à la SdF 376
5.2.3. Les grandes méthodes d'analyse fonctionnelle6
5.2.3.1. Méthode APTE6
5.2.3.1.1. Démarche APTE7
5.2.3.1.2. Détermination des positions d'utilisation 378
5.2.3.1.3. Inventaire systématique du milieu extérieur8
5.2.3.1.4. La recherche des fonctions de base8
5.2.3.1.5. Description du schéma général 380
5.2.3.1.6. Conclusion 383
5.2.3.2. La méthode de l'arbre fonctionnel Reliasep4
5.2.3.2.1. Introduction4
5.2.3.2.2. Définition de l'arbre fonctionnel4
5.2.3.2.3. Domaines d'application5
5.2.3.2.4. Démarche de l'arbrel 385
5.2.3.2.5. Conclusion7
5.2.3.3. Méthode FAST7
5.2.3.3.1. Domaines d'application8
5.2.3.3.2. Démarches FAST 388
5.2.3.3.3. Conclusions et résumé 392
5.2.3.4. Méthode SADT2
5.2.3.4.1. Domaines d'application3
5.2.3.4.2. Démarche SADT3
5.2.3.4.3. Les 7 concepts fondamentaux de SADT 393
5.2.3.4.4. Technique graphique de modélisation4
5.2.3.4.5. Conclusion 400
5.2.3.5. La méthode MERISE0
5.2.3.5.1. Domaines d'application1
5.2.3.5.2. Démarche MERISE1
5.2.3.5.3. Les étapes de la méthode2
5.2.3.5.4. Technique graphique et outil informatique 404
5.2.3.5.5. Conclusion et résumé4
5.2.4. Le Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) 405
5.2.4.1. Objectifs 405
5.2.4.2. Le contenu du CdCF5
5.2.4.3. L'élaboration de CdCF8
5.2.4.4. Rôle du CdCF8
5.2.4.5. Conclusions et résumé8
5.2.5. Le Bloc-diagramme Fonctionnel (BdF) 409
5.2.5.1. Les étapes du BdF9
5.2.5.2. Présentation du BdF9
5.2.5.3. Construction du BdF 410
5.2.6. Le Tableau d'Analyse Fonctionnelle (TAF) 411
5.2.6.1. Présentation du TAF2
5.2.6.2. Construction du TAF2 14 La maintenance basée sur la fiabilité
5.2.7. La Sûreté de Fonctionnement dans l'expression fonctionnelle
du besoin (SdF) 414
5.2.7.1. La SdF dans le CdCF4
5.2.7.2. Conclusion6
5.2.8. Conclusion générale7
5.3. Tâche A : collecte de la documentation8
5.3.1. Documentation pour les installations nouvelles 418
5.3.2.n pour less existantes9
5.4. Tâche B : exploitation du retour d'expérience 420
5.4.1. Recherche des informations de retour d'expérience1
5.4.2. Données sur les événements2
423 5.4.3.s de fiabilité
5.4.4. Précautions d'emploi des données de retour d'expérience 425
5.4.5. Estimation des caractéristiques statistiques associées aux
défaillances 425
5.4.5.1. Principales lois de défaillance des matériels 426
5.4.5.2. Méthodes statistiques et graphiques d'estimation
des lois de probabilité9
5.4.5.3. Méthodes bayésiennes d'estimation 438
5.5. Réalisation des AMDE et AMDEC 440
5.5.1. Introduction0
5.5.2. Cycle de vie des AMDE(C)1
5.5.3. Rédaction des dossiers d'AMDE(C)2
5.5.4.n des tableaux d'AMDE(C)6
5.5.4.1. Numéro ou nom de l'élément , 447
5.5.4.2. Repère fonctionnel ou nomenclature 447
5.5.4.3. Fonction remplie par l'élément7
5.5.4.4. Modes de défaillance 447
5.5.4.5. Causes dee7
5.5.4.6. Effets des défaillances7
5.5.4.7. Méthodes de détection8
5.5.4.8. Actions correctives8
5.5.4.9. Remarques8
5.5.4.10. Fréquence8
5.5.4.11. Gravité 448
5.5.4.12. Indice de détection 450
5.5.4.13.e de criticité ou de sévérité1
5.5.4.14. Autres informations2
5.6. Réalisation des dix étapes d'une étude MBF3
5.6.1. Etape 1 : découpage du procédé ou du bien3
5.6.1.1. Objectifs3
5.6.1.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 453
5.6.1.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape4
5.6.1.4.s à produire à la fin de l'étape 455
5.6.2. Etape 2 : sélection des systèmes 456
5.6.2.1. Objectifs6
5.6.2.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 456 Table des matières 15
5.6.2.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape 456
5.6.2.4. Documents à produire à la fin de l'étape8
5.6.3. Etape 3 : identification des limites du système et sous-systèmes 459
5.6.3.1. Objectifs 459
5.6.3.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 459
5.6.3.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape 460
5.6.3.4.s à produire à la fin de l'étape1
5.6.4. Etape 4 : identification des défaillances fonctionnelles1
5.6.4.1. Objectifs 461
5.6.4.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 461
5.6.4.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape1
5.6.4.4.s à produire à la fin de l'étape 462
5.6.5. Etape 5 : hiérarchisation de la criticité des modes de défaillance ....463
5.6.5.1. Objectifs3
5.6.5.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 463
5.6.5.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape3
5.6.5.4.s à produire à la fin de l'étape 464
5.6.6. Etape 6 : identification des matériels critiques et des causes 464
5.6.6.1. Objectifs 464
5.6.6.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 465
5.6.6.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape5
5.6.6.4.s à produire à la fin de l'étape 466
5.6.7. Etape 7 : sélection des tâches de maintenance et de leurs
périodicités6
5.6.7.1. Objectifs6
5.6.7.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 468
5.6.7.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape8
5.6.7.4.s à produire à la fin de l'étape 472
5.6.8. Etape 8 : rédaction des procédures de maintenance et implantation 472
5.6.8.1. Objectifs 472
5.6.8.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 472
5.6.8.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape3
5.6.8.4.s à produire à la fin de l'étape 473
5.6.9. Etape 9 : définition des indicateurs de maintenance3
5.6.9.1. Objectifs3
5.6.9.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 474
5.6.9.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape4
5.6.9.4.s à produire à la fin de l'étape 475
5.6.10. Etape 10 : évolution du programme de maintenance5
5.6.10.1. Objectifs5
5.6.10.2. Documents nécessaires pour la réalisation de l'étape 476
5.6.10.3. Méthodes et outils pour la réalisation de l'étape 476
5.6.10.4.s à produire à la fin de l'étape 477
5.7. Conclusions et recommandations 477 16 La maintenance basée sur la Habilité
Chapitre 6. Applications industrielles de la maintenance basée sur la Fiabilité...479
6.1. Introduction 479
6.2. Domaine de production d'électricité9
6.2.1. Domaine du nucléaire9
6.2.1.1. Etudes menées aux Etats-Unis 480
6.2.1.1.1. Description de l'étude pilote de la centrale de Ginna 482
6.2.1.1.2.n dee de la centrale de San Onofre4
6.2.1.1.3. Description des études de lae de Callaway 487
6.2.1.1.4. Autres programmes entrepris aux Etats-Unis 494
6.2.1.1.5. Tendances actuelles des études RCM aux Etats-Unis 497
6.2.1.2. Etudes menées dans les autres pays 500
6.2.1.2.1. Expérience pilote d'EDF sur le système RCV 501
6.2.1.2.2.e pilote OMF sur les groupes électrogènes 518
6.2.1.2.3. Généralisation de la méthode OMF au parc nucléaire
français 518
6.2.2. Cas de centrales classiques de production d'électricité 519
6.3. Cas des gros composants et des industries de fabrication 524
6.3.1. Cas des gros composants .524
6.3.2. Applications aux secteurs industriels de fabrication8
6.3.2.1. Méthode RCM II9
6.3.2.2.e RCM de A. Smith 531
6.3.2.3. Méthode RCM pragmatique pour les PMI/PME 532
6.3.2.3.1. Bilan du constat de la situation de la maintenance3
6.3.2.3.2. Approchee de la maintenance basée sur
la fiabilité .534
6.4. Conclusions8
Chapitre 7. Conclusions et recommandations 539
7.1. De l'importance de la maintenance basée sur la fiabilité sur le coût
de possession 539
fiabilité 539 7.2. Des limitations de lae basée sur la
7.3. De l'importance d'un changement de culture 540
7.4. Dee du travail de groupe multidisciplinaire1
7.5. Dee d'une méthode structurée et cohérente2
7.6. De l'importance de l'audit 545
7.7. Du jugement d'expert6
7.8. Dee du retour d'expérience7
7.9. De la valeur des différentes approches9
7.10. Conclusion 551
Annexes3
Principales notations 633
Glossaire7
Bibliographie 649
Index 657 Remerciements
Cet ouvrage est le fruit d'une longue expérience professionnelle, passionnante et
passionnée de la pratique de la maintenance et de son enseignement au plan national
et international.
Sous l'angle professionnel, qu'il me soit permis ici de remercier la direction du
Parc Nucléaire d'Electricité de France de m'avoir autorisé à accomplir une partie de
ces travaux dans le cadre d'un accord d'échanges avec le Centre National de la
Recherche Scientifique. Le recul nécessaire sur les différentes variantes de la
maintenance basée sur la fiabilité exposé dans ce livre, n'aurait pas été rendu
possible sans le soutien de l'Agence Internationale de l'Energie Atomique et du
Centre de Recherche Nucléaire d'Argonne. Je tiens à exprimer ici toute ma gratitude
à MM. Nielhaus et Tomics de l'AIEA (Vienne) et à Jan Van Erp (Argonne, USA)
pour m'avoir convié à animer des cours et tutoriels sur la maintenance basée sur la
fiabilité dans de nombreux pays étrangers. J'associe également John Gartner de la
société ERIN et David Worledge de l'Electric Power Research Institute pour les
discussions fructueuses lors du lancement de la première étude pilote entreprise à
EDFen 1989.
Les remarques pertinentes de M. Krasnodebski, ancien chef de département à la
compagnie Ontario Hydro à Toronto, m'ont permis d'approfondir et de clarifier les
contenus des chapitres de cet ouvrage. Je lui témoigne toute ma reconnaissance pour
les soirées de discussions passées ensemble dans sa retraite canadienne.
Pour leurs contributions et les échanges de point de vue, je tiens à remercier
MM. Châtelet et Rohmer du groupe de recherche SURFAS que jai eu le plaisir de
créer et de diriger à l'Université de Technologie de Troyes de 1994 à 1995.
La soif d'apprendre et les exigences légitimes des étudiants m'ont permis de
structurer le contenu des informations contenues dans cet ouvrage. Que les élèves de
l'Estaca, de l'Ecole des Mines de Nantes et de l'Ecole Mohammadia d'ingénieurs de
Rabat, par leurs commentaires, leurs contributions et leurs questions pertinentes
reçoivent le témoignage de ma gratitude. Je remercie également tous mes collègues
et amis qui m'ont fait confiance pour dispenser à leurs étudiants des enseignements
sur la maintenance basée sur la fiabilité : M. Castagliola de l'Ecole des Mines de
Nantes, MM. Kerlin et Upadhyaya de l'Université du Tennessee, M. Bouami de 18 La maintenance basée sur la fiabilité
l'Ecole Mohammadia d'ingénieurs de Rabat, MM. Arditi, Stephan et Léoni de
l'Estaca.
Certaines informations techniques contenues dans cet ouvrage n'auraient pu y
figurer sans l'aimable coopération des professionnels du secteur industriel. Aussi,
j'exprime toute ma reconnaissance à MM. Legendre et O'Keeffe d'Airbus industrie,
M. Kleitz, ancien responsable de maintenance à la compagnie d'Air France,
M. Boisseau de la Délégation Générale à l'Armement et la société Dassault
Aviation.
Que le professeur Blanchard, chef du département Génie des Systèmes
Industriels de Virginia Polytechnic Institute, USA, trouve ici toute ma
reconnaissance pour m'avoir consacré de son temps précieux à discuter de la
maintenance basée sur la fiabilité. Enfin, je remercie très profondément M. Claude
Pichot, président de l'Association Française des Ingénieurs et Responsables de
Maintenance, pour son amitié et son soutien sans faille tout au long de cette
entreprise difficile, mais porteuse de défis, et de m'avoir fait l'honneur d'en rédiger la
préface. Préface
Le développement croissant de l'automatisation a touché tous les secteurs de
l'économie depuis plus d'une décennie. La complexification des systèmes de
production qui en découle rend leur exploitation à la fois plus performante et plus
fragile.
L'exploitation est plus performante, parce que la fiabilité des matériels a
progressé considérablement et permet des rendements théoriques de plus en plus
élevés. Mais l'exploitation est aussi plus fragile, parce que le moindre aléa
indésirable peut remettre en cause la production ou mettre en péril le système
luimême. Et ce n'est pas le personnel de plus en plus rare dans les usines qui peut
compenser instantanément les défaillances.
Face à ces contraintes, la maintenance de systèmes de production mérite une
attention de plus en plus grande. Concevoir des systèmes dont on exige des
disponibilités opérationnelles supérieures à 95 % ne peut se faire sans méthodes
éprouvées ni sans données pertinentes en fiabilité et en maintenabilité. Corriger en
les optimisant les politiques de maintenance qui laissent découvrir en exploitation
des rendements opérationnels bien en deçà des valeurs de conception ne peut non
plus se concevoir sans méthodes rigoureuses. Pas plus que de revoir sans risques les
politiques d'installation en sous-capacité chronique ne s'accommode de jugements
péremptoires du genre : « ce n'est plus la peine de visiter les aubages de turbine du
corps basse pression de la turbine tous les ans quand on tourne à peine 1500 heures
par an, tous les 5 ans ça suffit ». Que ceux qui n'ont jamais eu le choc de voir éclater
une ligne d'arbre tournant à 1500 tours/mn réfléchissent bien avant de prendre
pareille décision et qu'en particulier ils s'assurent de la pertinence des données
historiques dont ils disposent.
Les concepteurs considèrent rarement que les défauts de jeunesse d'un système
ne sont en fait que le reflet des défaillances dont la fréquence d'apparition a été
sous-estimée dans la phase de conception. Il ne suffit pas d'établir des AMDEC
(Analyses des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité) pour que
les valeurs définies pour les fréquences d'apparition soient conformes à la réalité de
l'exploitation. Si plusieurs experts parviennent éventuellement à fixer sans se
concerter une échelle cohérente en matière de gravité des défaillances, il n'en est pas 20 La maintenance basée sur la fiabilité
de même pour ce qui relève de leur fréquence d'apparition. Il est indispensable que
les données relatives à l'occurrence d'apparition soient fondées sur autre chose que
le «jugement des experts », sinon gare au désenchantement.
Dans le fonctionnement réel des installations, l'exploitant est confronté à un
système qui présente après démarrage des écarts plus ou moins importants par
rapport aux prévisions. La disponibilité sera plus basse, les défaillances seront plus
nombreuses et non prévues... C'est dans ce contexte d'exploitation que la décision
d'optimiser les politiques de maintenance se justifie. En quoi consiste-t-elle ?
Optimiser les politiques, c'est rechercher le meilleur compromis possible entre les
coûts de maintenance, la disponibilité résultante et le niveau de sûreté de
fonctionnement. Dans la réalité, l'optimisation se traduira par des actions sur la
consistance et la fréquence d'application des tâches de maintenance. Certaines
tâches seront supprimées parce qu'inadaptées, d'autres modifiées dans leur contenu,
d'autres encore appliquées à des composants et des sous-ensembles qui n'en
faisaient pas l'objet. Dans le même temps, les fréquences d'application des tâches
seront modifiées. Plus simple à énoncer qu'à mettre en pratique ! Sans méthode pour
aborder ce problème complexe, les désillusions ne sont pas loin. Il convient d'avoir
une vision claire du formidable effort de méthode à réaliser pour aborder le
problème de l'optimisation de la maintenance en exploitant les données de fiabilité.
Tout d'abord, des spécialistes qui se parlent peu doivent se mettre à dialoguer autour
des mêmes matériels. Car l'optimisation de la maintenance conduite dans la logique
des spécialités de maintenance conduit à des erreurs coûteuses. Ce n'est pas parce
que les automaticiens, électriciens et mécaniciens, et autres techniciens auront
trouvé les matériels critiques dans leur spécialité que l'optimisation sera au
rendezvous. Comme le démontre la théorie de l'optimisation, chacun sait qu'une
optimisation locale n'a jamais permis d'optimiser un critère global ! Il sera prudent
de s'assurer que les spécialistes travaillent sur les mêmes entités fonctionnelles. Ce
sont les fonctions qui délivrent un résultat sur la production, qu'il faut optimiser, et
non les matériels pris isolément du rôle qu'ils jouent vis-à-vis de la production.
Pour garantir la disponibilité d'une fonction de délivrance d'un débit donné dans
une durée donnée, il faudra en pratique coordonner et optimiser les politiques de
maintenance de la pompe gérée par le préparateur mécanicien, de son moteur qui
dépend de la section électromécanique, de son alimentation en énergie dont le
service appareillage est responsable, de son contrôle commande qui dépend des
automaticiens, des tuyauteries de liaisons qui dépendent des chaudronniers, de la
vanne réglante qui est sous la responsabilité du préparateur robinetier, de son
dispositif de régulation qui dépend comme son nom l'indique de la section du même
nom, etc.
Ce n'est pas parce que l'on pourra supprimer les consignations multiples que
l'indisponibilité globale baissera. Optimiser la maintenance à la lumière des données
de fiabilité, suppose bien évidemment des données de fiabilité pertinentes. La
collecte et l'utilisation des données relatives aux défaillances doivent être ordonnées
de façon rigoureuse. Il faut pouvoir relier less matérielles aux effets sur
les fonctions réalisées. Sans modèle fonctionnel, pas de rigueur... Préface 21
Les spécialistes de la maintenance qui travaillent sur ces questions butent en
permanence sur la disparité des méthodes, sur leurs incohérences ou sur leur défaut
d'opérationnalité.
Le travail considérable que nous livre Gilles Zwingelstein vient utilement les
éclairer, qu'ils soient concepteurs ou utilisateurs des systèmes de production.
L'auteur postule que les méthodes d'optimisation de la maintenance basée sur la
fiabilité s'enseignent. Alors que les méthodes de maintenance « optimisée à base de
jugement d'experts » s'affrontent.
Les démarches analysées ou proposées reposent sur des fondements scientifiques
rigoureux qui ne font pas dépendre les modes de défaillance et leur fréquence des
« experts » qui les analysent, mais des principes physiques mis en œuvre au travers
de la technologie utilisée et des données de fiabilité opérationnelle. L'ouvrage
propose un ensemble d'outils et de méthodes cohérentes pour conduire
l'optimisation de la maintenance à la lumière des données de fiabilité. Il fait le point
sur ce qu'est l'AMDEC et ses limites. Pour cela le regard critique ne manquera pas
de soulever des polémiques. Mais l'entreprise est salutaire, car il est grand temps,
face à la complexité sans cesse croissante des systèmes de production que la
maintenance acquière ses lettres de noblesse en s'imposant comme la science de la
maîtrise des pathologies du matériel à laquelle Gilles Zwingelstein apporte une
contribution déterminante.
Claude PICHOT
Président de l'AFTM
(Association Française des Ingénieurs
et responsables de Maintenance) Chapitre 1
Introduction
1.1. Les enjeux de la maintenance
Considérée presque toujours comme un poste inévitable de dépenses dans les
entreprises, la maintenance a aujourd'hui une image de marque défavorable.
Assimilé à des actions de dépannage ou d'entretien, le rôle de la maintenance est
rarement considéré comme une activité stratégique au sein des entreprises. De plus,
comme la plupart des audits de maintenance le démontrent, les services de
maintenance font figure de parents pauvres par rapport aux services de production.
Cette situation, en cours d'évolution, peut en partie s'expliquer par le fait que cette
discipline transverse ne disposait pas de méthodologie d'approche de la Fonction
Maintenance. Peu ou pas reconnue comme une discipline scientifique à part entière,
elle n'a incité que très peu de chercheurs et d'ingénieurs à approfondir ces
domaines. Cependant, sous les effets conjugués de la crise économique et de la
concurrence internationale, entraînant des contraintes incontournables liées aux
exigences de la baisse des coûts de production des biens et des services, la position
de la Fonction Maintenance évolue dans un sens favorable. Ces réductions du coût
de possession d'un bien conduisent de plus en plus de responsables d'entreprise à
revoir leur position sur le rôle de la maintenance et à la considérer comme un levier
significatif pour gagner des points de productivité. Cette évolution conjoncturelle est
de plus favorisée par l'apparition de méthodes éprouvées issues de la sûreté de
fonctionnement (fiabilité, disponibilité, maintenabilité et sécurité) dont les preuves
de leur efficacité ont été démontrées dans l'aéronautique, le spatial et le nucléaire.
La formation à ces nouvelles techniques dans les établissements d'enseignement
secondaire et supérieur depuis une dizaine d'années conduit à une diffusion
progressive dans le tissu industriel de ces facteurs de progrès et de compétitivité
économique. Les organismes et les fédérations professionnelles commencent à se
sensibiliser et à promouvoir le passage de la fonction d'entretien à la Fonction
Maintenance. Il est significatif de constater que certaines grandes écoles de
commerce proposent depuis quelques années des unités de valeur sur le management
stratégique de la maintenance. Preuve, s'il en est, que la Fonction Maintenance est
considérée par certains états-majors comme une fonction stratégique de l'entreprise.
La maintenance au niveau national, qu'elle soit réalisée de façon interne ou
soustraitée, représente, suivant une enquête du BIPE datant de 1995, un montant de 24 La maintenance basée sur la fiabilité
166 milliards de francs pour un chiffre d'affaires de l'industrie de 4 200 milliards de
francs. La figure 1.1 donne la répartition des activités de maintenance.
SOUS-TRATTANCE
PIECES DETACHEES
MAIN IXEUVRE
SOURCE BtPE-AFIM 96
Figure 1.1. Répartition des dépenses de maintenance dans les entreprises françaises en 1995
L'étude de BIPE Conseil-AFIM [BIPE 96] sur l'évolution des dépenses de
maintenance montre qu'elles ont continué à baisser chez plus d'un industriel sur
trois et que l'évolution en 1995 s'atténue légèrement. Les raisons de cette baisse
sont principalement liées à des phénomènes de rationalisation des coûts de
maintenance. Cette rationalisation peut s'expliquer par la sensibilisation des
entreprises à l'importance de la Fonction Maintenance dans la production de biens.
MAINTENANCE
15% à 20%
EQUIPAGES
10-15%
AUTRES 5%
CARBURANTS
20%-25%
AMORTISSEMENTS
ET
ASSURANCES
40 % - 50%
Figure 1.2. Répartition des coûts de maintenance dans l'aéronautique
(Source Airbus Industrie ) Introduction 25
Parmi les stratégies de maintenance, porteuses de facteurs de rationalisation de
maintenance, figure la maintenance basée sur la fiabilité, objet de cet ouvrage. Issue
du monde de l'aéronautique, où les coûts de maintenance représentent entre 15 et
20 % des dépenses directes d'exploitation comme l'indique la figure 1.2, la
maintenance basée sur la fiabilité (MBF) est une politique de maintenance
préventive n'appliquant des tâches de maintenance qu'aux matériels dont les modes
de défaillance ont des conséquences importantes sur la sécurité, la disponibilité
opérationnelle et les coûts.
DC3
BOEING 747
CONCORDE
AVIION MILITAIRE
A 300
A340
Airbus Industrie
Figure 1.3. Evolution des normes de maintenance dans l'aéronautique 26 La maintenance basée sur la fiabilité
Cet ouvrage fournit une méthodologie et les outils pour le développement d'une
politique de maintenance basée sur la fiabilité applicable à tous les types de secteurs
industriels désirant rationaliser et maîtriser les différents coûts de maintenance.
1.2. Introduction à la maintenance basée sur la fiabilité
Les principes de lae basée sur la fiabilité (MBF) ont été introduits en
aéronautique à la fin des années 1960 aux Etats-Unis sous le nom de Maintenance
MSG-1 (Maintenance Steering Group). La MSG-1 a été mise au point pour l'avion
Boeing 747 par des groupes de travail comprenant le constructeur, les compagnies
aériennes et les autorités de certification. Depuis, dans cette industrie, la technique
s'est affinée et a conduit à la publication de quatre versions successives (MSG-1
(1969), MSG-2 (1970), EMSG (1972), MSG-3 (1980-1988)). La RCM (Reliability
Centered Maintenance), développée en 1973 dans le domaine militaire aux
EtatsUnis, diffère sensiblement de la MSG-3 par la logique de sélection des tâches de
maintenance. La norme MSG-3, décrivant la méthode de développement d'un
programme de maintenance, est appliquée aujourd'hui par tous les constructeurs et
les grandes compagnies aériennes. Ses performances permettant la réduction des
coûts de maintenance, à niveau de sécurité égal, ont conduit plusieurs secteurs
industriels à adapter et adopter cette politique de maintenance en fonction de leurs
objectifs spécifiques. La figure 1.3 récapitule les évolutions des normes de
maintenance utilisées en aéronautique depuis les années 1930.
1.2.1. Définitions et objectifs
La MBF correspond à une politique de maintenance qui identifie d'abord les
matériels critiques dont les conséquences des défaillances fonctionnelles sont
importantes pour les objectifs de l'entreprise (sécurité, disponibilité, coûts,
maintenabilité, qualité, etc.). La maintenance MBF a pour objectif d'éviter
l'apparition de défaillances dont les effets se répercutent en termes de coûts directs
et indirects pour l'entreprise. Les répartitions des différents coûts sont représentées
sur la figure 1.4.
Une condition insatisfaisante peut aller de la complète incapacité d'un élément à
remplir les fonctions voulues à des signes physiques indiquant qu'il est sur le point
d'être défaillant. Par conséquent, pour les objectifs de la maintenance basée sur la
fiabilité, on doit classer les défaillances soit comme défaillances fonctionnelles, soit
comme défaillances potentielles.
Une défaillance fonctionnelle est l'altération ou la cessation de l'aptitude d'un
ensemble ou d'un matériel à accomplir sa ou ses fonctions requise(s) avec les
performances définies dans les spécifications techniques. L'ensemble est
indisponible suite à la défaillance. Introduction 27
Dommages corporels Impacts juridiques
Contentieux Soins médicaux
Assurances Assurance vie
Pénalités Arrêt de travail
Primes
Incapacité
Frais de justice Pretium doloris
Procédures Premiers secours
Avocats Rentes et indemnités
Amendes
Impacts sur la production Impacts commerciaux
Manque à gagner Image de marque
Perte de production Prix de vente
Perte de qualité Reconception
Chômage technique Part de marché
Coûts des stocks Publicité
Pertes de résultats Marketing
Risques de Boycottage
Coûts
de la
Coûts matériels
défaillance Coûts secondaires directs
Réparation des matériels Expertise avarie
Surveillance Reconception
Dégâts secondaires Déplacements
Instrumentation Réunions
Main oeuvre Transports et séjours
Dépollution Frais consultants
Impacts sur
Coûts à long terme l'environnement
Dépollution
Formation personnel
Démantèlement
Embauche del
Requalification vis à vis des
Procédures de sécurité
réglementations
Matériels de sécurité
Adaptation aux normes Certification des personnels
nouvelles en matière
d'environnement
Figure 1.4. Répartition des coûts des défaillances
Une fois qu'une défaillance fonctionnelle particulière a été définie, une condition
physique qui indique que la défaillance est imminente peut souvent être identifiée.
Dans ces circonstances, il devient possible de retirer l'élément en service avant le
point de la défaillance potentielle. 28 La maintenance basée sur la fiabilité
Une défaillance potentielle est une condition physique identifiable qui indique
qu'unee fonctionnelle est imminente.
Le fait que les défaillances potentielles puissent être identifiées est un aspect
important de la théorie de maintenance moderne, car cela permet l'utilisation
maximale de chaque élément sans subir les conséquences d'une défaillance
fonctionnelle.
Le principe d'une maintenance préventive efficace repose sur la détermination
des symptômes non ambigus qui permettront la détermination de l'instant où l'on se
trouve au point de défaillance potentielle comme le montre la figure 1.5.
i Paramètre de fonctionnement
Valeur initiale Initiation de la défaillance
potentielle
DEGRADATION
SEUIL DE DEFAILLANCE
DEFAILLANCE
0 t1 t2 temps
Figure 1.5. Défaillances fonctionnelles et potentielles
Ensuite, la MBF ne fait appel qu'à des tâches de maintenance préventive
efficaces et applicables pour prévenir uniquement l'apparition de modes de
défaillance sur les matériels critiques. Elle s'attache principalementà détecter
l'apparition de défaillances potentielles.
Un programme efficace planifie uniquement les tâches nécessaires pour atteindre
les objectifs prévus. Une maintenance applicable doit prévenir l'occurrence d'une
défaillance pendant le fonctionnement des matériels.
Les objectifs d'un programme de maintenance efficace sont les suivants :
- assurer réellement les niveaux de sécurité et de fiabilité intrinsèques du
matériel,
-rétablir les niveaux de sécurité et de fiabilité à leurs valeurs intrinsèques,
lorsqu'une dégradation se produit,
- se procurer les données permettant d'améliorer la définition des éléments dont
la fiabilité intrinsèque s'avère insuffisante,
- réaliser ces objectifs pour un coût total minimal, incluant les coûts relatifs à la
maintenance ainsi que les coûts relatifs aux défaillances résiduelles.
La fiabilité intrinsèque correspond à celle définie lors de la conception. Une
politique de maintenance efficace ne pourra jamais fournir une fiabilité
opérationnelle supérieure à la fiabilité intrinsèque, sauf en cas de modification ou de
reconception des matériels. La particularité de la maintenance basée sur la fiabilité
s'attachant à restaurer la fiabilité opérationnelle au niveau de la fiabilité intrinsèque, Introduction 29
la figure 1.6 décrit l'allure de la fiabilité opérationnelle au cours de la durée de vie et
l'influence des opérations de maintenance préventive (en supposant qu'aucune
modification n'ait été entreprise).
FIABILITE OPERATIONNELLE
EFFETS DES ACTIONS
FIABILITE INTRINSEQUE DE MAINTENANCE NOUVELLE
(DEFINIE A LA CONCEPTION) PREVENTIVE FIABILITE
OPERATIONNELLE
ZONE D'ACTION DE LA MB F
LIMITE ACCEPTABLE
DOMAINE DE DEFAILLANCE
TEMPS
Figure 1.6. Evolution de la fiabilité opérationnelle pendant la durée de vie
FIABILITE INTRINSEQUE
(DEFINIE A LA CONCEPTION)
ECART
FIABILITE OPERATIONNELLE
(MESUREE)
I
PROCESSUS
OU
POLITIQUE DE EQUIPEMENT
MAINTENANCE
BASEE SUR LA
FIABILITE
DEFAILLANCES MBF
CAUSES
I
TACHES
MATERIELS DE MAINTENANCE
Figure 1.7. Rôle de la fiabilité dans la MBF 30 La maintenance basée sur la fiabilité
L'intérêt de la MBF, à condition de respecter l'esprit et la méthodologie des
normes MSG-3, est de donner un cadre précis et des règles pour établir un
programme de maintenance à l'aide d'une méthode d'analyse structurée et rationnelle
qui complète l'action des experts des matériels. En effet, chaque mode de défaillance
fonctionnelle et sa criticité sont analysés de manière systématique ; les raisons qui
conduisent à préférer tel type de tâche de maintenance sont explicitées
formellement.
Par définition, la maintenance MBF fait appel à des utilisations qualitatives et
quantitatives des données de fiabilité pour la détermination de la criticité des
défaillances et l'adaptation des programmes initiaux. La figure 1.7 donne le principe
général de la MBF. On peut y noter les rôles fondamentaux de la fiabilité intrinsèque
et de la fiabilité opérationnelle. Par conséquent, il serait coûteux et inefficace de
retenir la MBF si l'on ne dispose pas de données de fiabilité représentatives et
bénéficiant d'un contrôle de qualité.
1.2.2. Développement d'un programme de maintenance MBF
LA DEFAILLANCE ^ »
A-T-ELLE DES EFFETS
SUR LA SECURITE?
LA DEFAILLANCE
MATERIEL A-T-ELLE DES EFFETS
OU COMPOSANT SUR LES CAPACITES
CRITIQUE OPERATIONNELLES?
LA DEFAILLANCE
A-T-ELLE DES EFFETS
ECONOMIQUES?
MATERIEL
OU COMPOSANT
NON CRITIQUE
Figure 1.8. Exemple de critères de sélection des matériels critiques
La définition d'un programme MBF se résume en deux étapes principales
l'identification des matériels critiques et la sélection des tâches de maintenance. Introduction 31
1.2.2.1. Recherche des matériels critiques
La recherche des matériels critiques d'une installation industrielle repose sur la
détermination du cheminement et des conséquences de leurs modes de défaillance
fonctionnelle sur les fonctions principales assurées par le processus ou l'équipement.
Cette recherche des matériels critiques fait appel à des décompositions
hiérarchiques ascendantes ou descendantes fonctionnelles, matérielles ou mixtes du
procédé, en systèmes, sous-systèmes et matériels. Les objectifs de ces
décompositions fonctionnelles sont d'identifier pour chaque niveau de , les causes, les modes de défaillance, leurs modes de propagation et
leurs effets. Le but final étant de déterminer les modes de défaillance des matériels
les plus critiques qui devront faire l'objet de tâches de maintenance préventive pour
réduire leurs effets. Cette étape, très importante dans le développement d'une
démarche de maintenance basée sur la fiabilité, est décrite dans la figure 1.9.
Défaillance Mode N°1
Mode N°2 Fonction(s) SYSTEME OU
SOUS-SYSTEME Niveau 0
Mode N° n
Conséquence
Cause
Mode N°1 Défaillance
Mode N°2 Fonction(s)
GROUPEMENT
Niveau -1
Mode N° n
Conséquence
Cause
Défaillance Mode N°1
Fonction (s) Mode N°2
ENSEMBLE
Niveau -2
Mode N° n
Conséquence
Cause
Défaillance Mode N°1
Fonction (s) Mode N°2
SOUS-ENSEMBLE
Niveau -3
Mode N° n
Conséquence
Cause initiale
COMPOSANT
Figure 1.9. Causes, modes, effets et propagation des défaillances 32 La maintenance basée sur la Fiabilité
Les outils les plus utilisés dans cette phase sont l'analyse fonctionnelle, les
AMDE (Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets)s ou
matérielles et les AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de
leur Criticité). L'utilisation des données de fiabilité permet de déterminer de façon
qualitative ou quantitative la criticité et la gravité des modes de défaillance.
Très souvent, en l'absence de données de fiabilité pertinentes, la détermination
des matériels critiques est assurée par jugement collectif d'experts.
1.2.2.2. Sélection des tâches de maintenance
Pour les matériels critiques, le contenu du programme de maintenance se
compose de deux groupes de tâches.
Un groupe de tâches de maintenance préventive prévues pour être exécutées à
des intervalles spécifiés. Leurs objectifs sont d'identifier et de prévenir la
dégradation des niveaux intrinsèques de sécurité et de fiabilité, en employant un ou
plusieurs des moyens suivants :
- lubrification et entretien,
- surveillance de fonctionnement,
- vérification opérationnelle,
- contrôle/vérification fonctionnelle,
- remise en état,
- mise au rebut,
- combinaisons des tâches ci-dessus.
Un groupe de tâches de maintenance non-programmées qui ont leurs origines
dans :
- les tâches programmées exécutées à fréquences spécifiées,
- les rapports traitant des défauts,
- l'analyse des données.
L'objectif de ce deuxième groupe de tâches est de remettre le matériel dans un
état acceptable.
Conformément à la MSG-3, la MBF utilise deux logiques de décision qui
considèrent de façon séquentielle l'ensemble de ces tâches. Le premier niveau
logique fait la distinction entre une défaillance évidente et une défaillance cachée.
Une défaillance est dite évidente si les équipes de conduite sont averties, pendant
leurs activités normales, de l'apparition d'une défaillance (alarmes, etc.). En
revanche, une défaillance cachée, sur des matériels redondants ou en stand-by, ne
pourra être détectée que par des vérifications programmées du fonctionnement. Le
deuxième niveau logique décrit la séquence de tâches de maintenance à considérer et
à évaluer. La figure 1.10 donne un exemple de la logique recommandée par la
MSG-3 pour une défaillance évidente ayant des effets défavorables sur la sécurité.
Si plusieurs tâches de maintenance préventive applicables existent, on ne retient
que la tâche la plus économique. Cependant, pour des défaillances ayant des
conséquences graves pour la sécurité et pour lesquelles il n'existe pas de méthode de
maintenance applicable et efficace, une modification du matériel s'avérera
obligatoire. Introduction 33
DEFAILLANC E EVIDENTE AVEC EFFETS SUR LA SECURITE
TACHEIS) NECESSAIRES) POUR ASSURER LA SECURITE OPERATIONNELLE
1
EXISTE T-IL UNE TACHE DE GRAISSAGE/ENTRETIEN
GRAISSAGE OU D'ENTRETIEN
APPLICABLE ET EFFICACE ?
EXISTET-IL UNE
INSPECTION OU UN CONTROLE
DE FONCTIONNEMENT
APPLICABLE ETEFFICACE
PERMETTANT DE INSPECTION/CONTROLE
DETECTER LA DEGRADATION DE FONCTIONNEMENT DE LA FONCTION ?
EXISTET-IL UNE TACHE DE
REMISE EN ETAT
APPLICABLE ET EFFICACE
REMISE EN ETAT PERMETTANT DE REDUIRE
LE TAUX DE PANNE ?
EXISTE-T-L UNE TACHE DE
MISE AU REBUT
APPLICABLE ET EFFICACE
MISE AU REBUT PERMETTANT
D'EVITER OU DE REDUIRE
LE TAUX DE PANNE ?
EXISTET-IL UNE TACHE OU APPLIQUER LA UN ENSEMBLE DE TACHES
OU L'ENSEMBLE APPLICABLES ET
DES TACHES LES EFFICACES 7
PLUS EFFICACES
REDEFINITION
OBLIGATOIRE
Figure 1.10. Exemple de logique de sélection des tâches de maintenance de la MSG-3
1.2.2.3. Rôle primordial de la fiabilité
Par définition, la fiabilité joue un rôle primordial dans la procédure
d'identification de la criticité des modes de défaillance et pour la sélection des
intervalles entre les opérations de maintenance préventive. Il est impératif, si l'on
souhaite appliquer la MBF, de disposer d'un retour d'expérience de qualité sur les
taux et modes de défaillance. Si la mise en œuvre de la MBF s'est avérée efficace
dans le domaine aéronautique, cela tient au fait que les autorités de certification
imposent une collecte des données de fiabilité sur les flottes d'appareils dont ils
contrôlent l'évolution au cours du temps. Dans les autres secteurs industriels, où il
n'existe pas, en général, de cadre réglementaire pour la collecte des données de
fiabilité, cela pose indiscutablement des difficultés d'ordre pratique. Cependant, à
l'initiative de certains secteurs industriels ou d'organismes institutionnels, des 34 La maintenance basée sur la fiabilité
banques de données ont été constituées (électronique, nucléaire, pétrolier) et sont
d'un apport très précieux pour fournir des ordres de grandeur sur les données de
fiabilité. La figure 1.11 représente sous l'angle humoristique le rôle de la fiabilité en
présence d'une défaillance.
Weibull ?
Figure 1.11. Rôle de la fiabilité dans l'interprétation des défaillances
1.2.3. Les étapes de développement de la MBF
La méthodologie générale, représentée sur la figure 1.12, montre qu'un
programme initial MBF, pour assurer une maintenance efficace pendant la durée de
vie de l'installation, doit être révisé en permanence à l'aide d'indicateurs de
performance utilisant le retour d'expérience. En raison, soit de nouvelles
réglementations, soit de l'apparition de nouveaux modes de défaillance ou de
nouvelles techniques de maintenance conditionnelle plus efficaces et économiques,
il sera indispensable de reprendre tout ou partie des contenus des programmes
initiaux de maintenance. La définition d'indicateurs de maintenance, fiables et
significatifs, est une tâche délicate dans la mesure où les effets d'un changement de
stratégie de maintenance ne peuvent se mesurer qu'après une période allant de
plusieurs mois à plusieurs années. Introduction 35
Des modifications d'organisation de l'entreprise, de nouveaux modes
d'exploitation et des contraintes d'environnement sont des facteurs qui influent de
façon séparée sur les performances de la maintenance, rendant inefficaces de ce fait
certains indicateurs de maintenance.
IDENTIFICATION DES FONCTIONS ASSUREES
PAR LE PROCESSUS OU L'EQUIPEMENT
i
C€OTMPOSmON DU PROCESSUS
EN SYSTEMES ET SOUS SYSTEMES
i
IDENTIFICATION ET HIERARCHISATION DES
FONCTIONS DES SYSTEMES
ET SOUSS
IDENTIFICATION DES MODES CRITIQUES
DE DEFAILLANCE DES COMPOSANTS DES
SYSTEMES ET SOUS SYSTEMES
4
SELECTION DES TACHES DE MAINTENANCE
APPLICABLES ET EFFICACES
ï
REDACTION DES PROGRAMMES INITIAUX DE
MAINTENANCE MBF
4
EVOLUTION DES PROGRAMMES DE
MAINTENANCE MBF PENDANT LA DUREE DE VIE
Figure 1.12. Les étapes de développement de la MBF
1.3. Organisation de l'ouvrage et guide de lecture
Cet ouvrage s'adresse aussi bien aux grands secteurs industriels qu'aux
PMI/PME désireuses de se familiariser et de mettre en œuvre une politique de
maintenance retenant les principes fondamentaux de la MBF. Il a donc été structuré
en plusieurs chapitres dont les buts sont de sensibiliser progressivement le lecteur
aux enjeux, aux vocabulaires, aux normes existantes, aux outils et à la méthodologie
générale de la MBF qu'ils pourront adopter ou adapter à leur projet d'entreprise
relatif à la maintenance. L'ouvrage fournit également un historique détaillé des
pratiques utilisées en aéronautique et le contenu abrégé des normes MSG-3. Des
applications industrielles sont fournies dans le chapitre 6 et l'ouvrage se termine sur
des recommandations pour une implantation efficace de la maintenance basée sur la
fiabilité. La première annexe aidera le lecteur à rafraîchir ses connaissances sur les
probabilités et statistiques nécessaires à la compréhension et à la manipulation des 36 La maintenance basée sur la fiabilité
données de fiabilité. La deuxième annexe contient, compte tenu de son importance
dans la MBF, la traduction française de la norme américaine MIL-STD-1629 A qui
est à l'origine de toutes les méthodes de réalisation des AMDEC (Analyse des
Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité).
L'ouvrage propose, de plus, un glossaire franco-anglais pour le lecteur désireux
d'approfondir le contenu des normes anglo-saxonnes d'où la maintenance basée sur
la fiabilité tire son origine.
Le deuxième chapitre, relatif à la maintenance dans le cycle de vie d'un produit
et d'un service, replace le contexte de lae dans une vision systémique de
l'entreprise conformément au schéma représenté sur la figure 1.13. Il décrit
comment la maintenance, dans les différentes étapes du cycle de vie d'un produit,
est un levier permettant d'assurer des gains de productivité sans être considérée
uniquement comme un poste inévitable de dépenses. Il se place délibérément dans la
dynamique d'une démarche de progrès conduisant de la fonction entretien à la
fonction maintenance.
ENVIRONNEMENT EXTERNE
RESSOURCES HUMAINES
-COUTS.
QUALITE.
Fabrication Conduite
Maintenance Conception COUT DE
POSSESSION
Analyse de la valeur Mise au rebut
Figure 1.13. Approche systémique du coût de possession d'un produit
Il s'intéresse également aux rôles de la maintenance pendant toutes les phases de
définition d'un produit : analyse de la valeur, études de conception et de faisabilité,
construction et fabrication, exploitation, mise au rebut. En introduction, après
quelques rappels de terminologie issue des normes, indispensables pour la
compréhension ultérieure de l'ouvrage, nous présenterons les avantages et les
inconvénients des différentes stratégies de maintenance : options maintenance
curative, préventive systématique, préventive conditionnelle et prévisionnelle,
« proactive », basée sur la fiabilité. Ensuite, les liens entre la maintenance et le coût
de possession sont établis et analysés. Ils comprennent tous les postes de dépenses Introduction 37
nécessaires pendant le cycle de vie d'un produit comme le montre la figure 1.14
avec une représentation classique en « iceberg » :
- coûts de recherche et de développement,
- coûts de conception et de fabrication/production,
- coûts d'exploitation et de maintenance,
- coûts de mise au rebut et de déclassement.
cours
D'ACQUISITION
Conception, développement,
construction ou production
COUTS COUTS
D'EXPLOITATION DE MAINTENANCE
Salaires, charges Service après * vente
financières et fiscales, sous-traitance,
frais directs maintenance corrective
et préventive
COUTS
COUTS DES MATERIELS
INFORMATIQUES DE SURVEILLANCE
COUTS
Matériels pour la conduite et
1 D'INFRASTRUCTURE Matériels de surveillance,la maintenance, logiciels et
de tests et de contrôle, banques de données, Manutention, emballage,
outillages spéciaux documentation expédition et livraison
COUTS COUTS
DES PIECES DETACHEES DE FORMATION
'Formation des personnels de Pièces de rechange, pièces
conduite et de maintenance, détachées et inventaires associés, ^
simulateurs, bancs de gestion des slocks
formation, manuels de
lormation COUTS DE LA DOCUMENTATION
Manuels de conduite et de
maintenance, procédures, COUTS
collecte du retour DE DECLASSEMENT
d'expérience
Démontage, recyclage et
élimination des déchets
Figure 1.14. Représentation en « iceberg » du coût de possession
La qualité d'un produit ou d'un service dépendant de la qualité de la
maintenance, on reformule dans ce chapitre, comme le propose Tassinari
[TASS 92], la qualité en termes fonctionnels comme étant l'aptitude d'une entité à
satisfaire les fonctions attendues par les utilisateurs. La qualité peut alors s'exprimer
par le rapport entre les fonctions offertes et les fonctions souhaitées. La qualité totale
d'un produit parfait vaut, par conséquent, 1. La notion de qualité comprend bien
évidemment la notion de coût de revient. En effet, la qualité doit être réalisée dans
des conditions économiques acceptables pour l'entreprise et son client. Elle inclut
également la notion de durée pendant laquelle le produit doit conserver ses
performances conformément aux spécifications demandées au fournisseur par le
client. 38 La maintenance basée sur la fiabilité
Le Management de la Qualité Totale se caractérise par une procédure itérative
dont les objectifs principaux sont les améliorations de la qualité en minimisant les
coûts de production. Le chapitre décrit les principes directeurs et la synthèse des
définitions du management de la qualité totale d'Ishikawa et Taguchi.
Dans l'énumération de ces principes directeurs, on souligne que la maintenance y
figure en bonne place pour prévenir les défauts de fabrication introduits par des
dégradations ou des défaillances des moyens de fabrication ou de production.
Parmi les nombreux outils et méthodes qui ont été développés pour maîtriser la
qualité des produits pendant les phases d'analyse de la valeur, de le conception, de la
fabrication et de l'exploitation, le chapitre décrit uniquement ceux qui seront
utilisables pour la MBF :
- les diagrammes des flux,
- le diagramme d'Ishikawa,
- les méthodes de représentation des données,
- les diagrammes de Pareto,
- les corrélations,
- le déploiement de la qualité totale QFD (Quality Function Deployement).
COMMEN T
POIDS QUOI
DES
QUOI
Puissance
Coûts d'acquisition
Coûts de la maintenance
Disponibilité
Sécurité
Mode d'alimentation
Maintenabilité
Cos (p
Environnement
15 2 17 12 11 4 15 10 23
POIDS DES COMMENT •
TRACE 20
DES POIDS DES COMMENT
COMPARAISON
AVEC LA CONCURRENCE
DES "COMMENT"
Figure 1.15. Exemple de la « Maison de la Qualité »
pour les spécifications d'un moteur électrique
COMPARAISON
AVEC LA CONCURRENCE

DES 'QUOIIntroduction 39
Ces techniques sont particulièrement utiles et efficaces pour aider les experts à
prendre des décisions collectives lors de l'élaboration d'un programme de
maintenance basé sur la fiabilité. La figure 1.15 représente la « Maison de la
Qualité » construite pour répondre aux cahiers des charges en vue de l'acquisition
d'un moteur électrique. Les « Quoi » représentent les besoins du client et les
« Comment » les éléments techniques de la réponse du fournisseur. Grâce à
l'utilisation d'échelles d'importance et de corrélation, cette méthode permet de
vérifier l'adéquation du produit proposé aux souhaits du client. Cette méthode,
relativement récente, est applicable aussi bien pour définir les besoins en
disponibilité, en maintenabilité, en logistique, en conception, etc.
Puisque de toute évidence, la maintenance basée sur la fiabilité fait appel à la
fiabilité, un paragraphe spécifique est consacré aux rappels théoriques sur les
définitions et principaux théorèmes de cette discipline scientifique en l'élargissant
aux outils de la sûreté de fonctionnement. Les grands termes indispensables à la
maîtrise de la fiabilité et de la disponibilité sont rappelés (À.(t), R(t), f(t), F(t), A(t),
MTBF, TMD, TMI, MTTF, etc.).
Les défaillances étant par définition subies sans que l'on puisse prévoir leur
instant d'apparition, il importe à tout responsable de la maintenance d'une
installation industrielle de faire face rapidement aux conséquences d'une défaillance.
La maintenabilité caractérise l'ensemble des actions destinées à maintenir ou rétablir
une entité dans un état dans lequel elle peut accomplir une fonction requise. Souvent
laissée de coté par les concepteurs, la maintenabilité est un facteur très important
pour accroître la disponibilité des installations industrielles en fonctionnement ou au
stade de projet. Un paragraphe de ce chapitre est donc consacré aux termes utilisés
en maintenabilité pour évaluer les temps techniques et administratifs entre l'instant
d'apparition de la défaillance et la remise en service (M(t), MDT, MUT, MTTR,
M-(t), g(t)). En plus du terme accessibilité, certains termes anglo-saxons utilisés en
maintenabilité font l'objet de descriptions, car ils sont employés pour la définition
de programme de maintenance basée sur la fiabilité : survivability, surveillability,
vulnerability.
La maîtrise des risques industriels étant l'un des grands objectifs de la
maintenance basée sur la fiabilité, un paragraphe de ce chapitre lui est consacré. La
sécurité restant un terme très général, il n'existe pas actuellement de consensus pour
une normalisation. La terminologie en usage en France ne fait pas la différence entre
les termes anglais security et safety. La sûreté de fonctionnement est l'aptitude d'une
entité à éviter de faire apparaître, dans des conditions données, des événements
critiques ou catastrophiques.
La démarche de la construction de la sécurité implique au départ la maîtrise des
risques à un niveau acceptable. Le niveau de risque acceptable prend en compte des
paramètres techniques, économiques, médiatiques, sociaux voire politiques. Le
chapitre décrit les outils et les techniques permettant de réduire les risques :
- diminution de la probabilité d'occurrence de « l'événement indésirable »,
- atténuation des conséquences de « l'événement indésirable ». 40 La maintenance basée sur la fiabilité
Les méthodes d'analyse prévisionnelle, faisant l'objet de descriptions dans ce
chapitre, se répartissent en deux grandes familles qui se différencient par les
techniques de raisonnement :
- les méthodes inductives partent des causes des défaillances et remontent
jusqu'aux conséquences que l'on souhaite éviter,
- les méthodes déductives sont au contraire des méthodes descendantes : on part
de l'événement non désiré et on recherche toutes les causes susceptibles d'entraîner
cet événement.
Parmi l'éventail des méthodes disponibles, ce chapitre évalue les domaines
d'utilisation des méthodes suivantes :
- Analyse Préliminaire des Dangers (APD),
-e des Modes de Défaillances et de leurs Effets, Analyse des Modes de
Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité (AMDEC),
- HAZard and OPerability study (HAZOP),
- Méthode du Diagramme de Succès ou de Fiabilité (MDS ou MDF),
-e de la Table de Vérité (MTV), Méthode de la Table de Décision
(MTD),
- Méthode de l'Arbre des Causes (MAC), Fault Tree Method (FTM),
-e des Combinaisons de Pannes Résumées (MCPR),
- Méthode de l'Arbre des Conséquences ou des Arbres d'Evénements (MACQ
ou MAE), Event Tree Method (ETM),
- Méthode du Diagramme Causes-Conséquences (MDCC), Cause-Consequence
Diagram Method (CCDM),
- Méthode de l'Espace des Etats (MEE), processus de Markov.
Parmi les autres facteurs d'influence, le soutien logistique conduit à la diminution
du coût de possession. Le soutien logistique intègre toutes les phases du cycle de vie
d'un système : planification, conception et études, tests et évaluations, fabrication,
exploitation et maintenance par le client et sa mise au rebut. En raison de ses
apports, un paragraphe de ce chapitre est consacré au le soutien logistique.
Les différents éléments du soutien logistique sont développés avec des
procédures itératives et hiérarchisées en étapes de façon similaire aux études
d'allocations de fiabilité, de disponibilité, de sécurité et de maintenabilité. Le
paragraphe comprend également la définition et la description du Soutien Logistique
Intégré (SLI), introduit aux Etats-Unis par le Département de la défense, qui se
définit sur la base de sa traduction littérale comme une approche coordonnée,
unifiée et itérative pour les activités de management et les activités techniques
nécessaires pour :
- prendre en compte les considérations de soutien dans la phase de conception
d'un système et de ses composants,
- développer les exigences du soutien qui sont liées de façon consistante aux
objectifs d'opérabilité, de conception ou à chacune d'entre elles,
- acquérir le soutien requis,
- fournir len requis pendant la phase opérationnelle à un coût minimum. Introduction 41
La figure 1.16 représente l'application du SLI à des systèmes d'armes (avion,
porte-avion) avec les flux d'information et de maintenance associés. Dans le cas
général, on distingue trois types de bases dee où l'on réalise les tâches de
maintenance et de soutien.
FLUX D'INFORMATION
FLUX DE MAINTENANCE
CONSTRUCTEUR
OU ATEUER CENTRAL
(MAINTENANCE
DETAILLEE)
BASE
INTERMEDIAIRE
(MAINTENANCE
CORRECTIVE
ET PREVENTIVE )
BASE LOCALE
(MAINTENANCE
CORRECTIVE
ET PREVENTIVE )
BASE LOCALE
(MAINTENANCE
INTERMEDIAIRE
CORRECTIVE
ET PREVENTIVE )
Figure 1.16. Organisation du SLI pour un système d'armes
Les bases locales, situées près du lieu des opérations des systèmes, possèdent les
caractéristiques suivantes :
- réalisation de maintenance corrective et préventive sur les matériels,
- fourniture de pièces détachées critiques,
- systèmes de tests,
- personnels de qualification relativement moyenne,
- environnement opérationnel.
Les bases intermédiaires, équipées de moyens plus importants que les bases
locales comprennent : 42 La maintenance basée sur la fiabilité
- la réalisation de maintenance corrective et préventive au niveau des
soussystèmes,
- des fourniture de pièces détachées,
- des systèmes de tests et de soutien,
- des personnels de qualification moyenne,
- ateliers standards.
Les ateliers de maintenance centralisés appartenant à l'entreprise ou au
constructeur sont des installations fixes de taille importante où l'on regroupe :
- la réalisation des tâches détaillées de maintenance corrective et préventive,
- les systèmes de tests et de soutien,
- les révisions et les visites,
- la calibration des instruments,
- la fabrication de pièces,
- la fourniture du soutien pour les autres bases,
- un personnel qualifié,
- des équipements de tests d'usine.
Le Soutien Logistique Intégré (SLI) est en réalité une fonction de management
qui, pendant le cycle de durée de vie d'un système, gère le planning initial, le
financement et les contrôles associés. L'objectif visé est de s'assurer que l'utilisateur
final disposera d'un système qui non seulement correspondra à ses exigences mais
sera également soutenu sans délais et économiquement pendant toute la durée de vie
programmée. La figure 1.17 indique les composantes de l'ingénierie du Soutien
Logistique Intégré à mettre en place pour satisfaire les besoins d'un client.
LES FONCTIONS LOGISTIQUES
FONCTION FONCTION FONCTION
FONCTION
LOGISTIQUE LOGISTIQUE SOUTIEN INGENIERIE SATISFACTION
DE DE LOGISTIQUE CLIENT
LOGISTIQUE
DISTRIBUTION PRODUCTION
CONCEPTION EXPLOITATION
PRODUCTION DISTRIBUTION
DEVELOPPEMENT UTILISATION EXIGENCE
CLIENT
LE PRODUIT OU LE SYSTEME
Figure 1.17. Composantes de l'ingénierie du SU (Source : Génie Industriel)
L'efficacité économique d'un système industriel et sa rentabilité économique
représentent des indicateurs particulièrement importants pour les décideurs et les
actionnaires. Un paragraphe spécifique a été consacré à l'étude de ces facteurs
d'influence. L'efficacité économique se mesure en comparant le montant des
investissements initiaux et celui des frais d'exploitation pendant la durée de vie du Introduction 43
procédé industriel au montant des biens et services produits. En toute logique
capitalistique, il est évident que la valeur des biens ou des services produits pendant
la durée de vie du procédé industriel doit être supérieure aux dépenses
d'investissement. En réalité, cette logique fondamentale est plus subtile lorsque l'on
détaille les paramètres d'influence liés à la maintenance et à la maintenabilité. Si les
matériels n'ont pas les niveaux escomptés de fiabilité en raison de problèmes de
conception et de qualité, une maintenance même parfaite ne suffira pas à augmenter
la compétitivité et l'efficacité économiques. Cette analyse démontre que les
impératifs de maintenance doivent être pris en considération dès l'initiation d'un
nouveau projet d'investissement. La figure 1.18 représente la balance décrivant les
composantes influençant la répartition entre les dépenses associées aux
investissements et les bénéfices attendus.
EFFICACITE ECONOMIQUE
COUT DU CYCLE DE VIE EFFICACITE DU PROCEDE
COUTS DE
PERFORMANCES RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT
DISPONIBILITE PRODUCTION / FABRICATION
FIABILITE EXPLOITATION
QUALITE (CONDUITE. MAINTENANCE)
MAINTENABILITE SOUTIEN LOGISTIQUE
AUTRES FACTEURS MISE AU REBUT
Figure 1.18. Balance entre les investissements et les bénéfices
Parmi les stratégies de maintenance qui sont complémentaires à celles de la
maintenance basée sur la fiabilité, figure la TPM (Total Productive Maintenance).
La TPM, née à la fin des années 1970, intègre totalement les principes de la
démarche systémique de l'entreprise. Décrite dans ce chapitre, elle envisage tous les
aspects de l'entreprise et, comme pour la mise en œuvre du Management de la
Qualité Totale, elle fait appel à la participation de tous les personnels de l'entreprise.
Son objectif est d'assurer une productivité optimale des équipements avec à
terme une automatisation totale pour produire des biens 24 h/24 h.
La TPM, principalement utilisée pour la fabrication de biens d'équipements à vie
courte sur un marché très concurrentiel, est destinée à s'adapter très rapidement à
l'évolution des besoins, des marchés, des progrès technologiques et des
comportements sociologiques, et en particulier : 44 La maintenance basée sur la fiabilité
- à l'accroissement de la demande pour des produits à cycle de vie court très
diversifiés et donc fabriqués par lots,
- à l'avènement de machines de fabrication de plus en plus rapides, automatiques
et complexes (usinage, emboutissage, etc.),
- au vieillissement et à la rotation des personnels.
La TPM prend en compte l'ensemble des paramètres de la productivité et
implique tous les facteurs et tous les acteurs de la production :
- chef d'atelier,
- opérateur,
- tous les personnels de maintenance,
- les agents de l'assurance qualité,
- les acheteurs,
- etc.
Elle vise à l'excellence des composants fabriqués ou utilisés et à l'aptitude des
machines à produire suivant les exigences du produit et des clients.
La TPM repose sur la participation de tous les acteurs en suivant une démarche
organisée, structurée et professionnelle. Elle vise à retenir une politique de
maintenance plus proche de l'équipement et réalisée par le personnel de production.
Contrairement à la maintenance productive à « l'américaine » où les opérations de e sont confiées à des services spécialisés, la TPM est caractérisée par
F auto-maintenanc e des outils de production par leurs opérateurs qui deviennent de
ce fait opérateurs régleurs.
Très schématiquement, la TPM se résume à cinq caractéristiques principales :
- réalisation d'un rendement maximal des moyens de production,
- implantation d'un système global de maintenance productive pendant toute la
durée de vie des installations,
- implication de tous les services (maintenance et production en particulier),
-n de la direction générale,
- utilisation des activités de cercles TPM pour maintenir la motivation.
La TPM repose sur la notion d'ouverture du temps machine, et se définit comme
la période pendant laquelle la machine est susceptible d'être utilisée en distinguant
le tempst lequel elle est arrêtée du temps où elle fonctionne. L'objectif
principal est de minimiser les temps d'arrêt en identifiant les causes des défaillances
mais en gardant présent à l'esprit le coût de possession.
Pour des installations industrielles déjà existantes, s'il s'avère que certains
matériels ne possèdent pas une fiabilité ou une maintenabilité suffisante, la seule
alternative possible sera de procéder à des modifications de la conception initiale en
mettant en place de nouveaux matériels plus performants. La maintenance basée sur
la fiabilité sera d'une utilité précieuse pour sélectionner avec des critères précis et
rationnels les matériels à remplacer. En revanche, pour des installations industrielles
ou des systèmes nouveaux, la phase de conception est la période privilégiée où l'on
peut agir sur le coût de possession en définissant dans le cahier des charges initial
les allocations de fiabilité, de disponibilité, de maintenabilité et de sécurité. Un Introduction 45
paragraphe de ce chapitre est donc consacré aux étapes à accomplir pour s'assurer
que toutes ces considérations sont prises en compte par les concepteurs en liaison
avec les équipes chargées ultérieurement de l'exploitation et de la maintenance.
La prise en compte de la maintenance à la conception prise au sens large
[BLAN 95], [BLAN 92], est l'occasion de faire prendre conscience aux dirigeants
que, contrairement à sa « mauvaise » réputation de poste de dépenses, une
maintenance intelligente peut devenir tout au contraire un poste de gains de
productivité et de compétitivité. Pour assurer la viabilité d'une telle démarche, il
devient indispensable de maîtriser dès la conception tous les paramètres qui
influeront par la suite sur le coût de possession pendant la durée de vie du système.
Cette approche, de plus en plus vitale dans le contexte international actuel, nécessite
la mise en place d'une équipe multidisciplinaire maîtrisant les techniques d'analyse
de la valeur, de l'analyse fonctionnelle, des techniques de l'assurance qualité, les
problèmes de fabrication, d'exploitation et de maintenance. A ces compétences, il
convient également d'adjoindre des spécialistes du retour d'expérience et du
comportement des matériaux. Comme l'indique la figure 1.19, tous les gains de
productivité sont principalement possibles et réversibles pendant la phase de
conception.
Coût cumulé en
fonction des décisions
déjà prises
Evolution relative
des dépenses
Temps
20 ans ou plus
Figure 1.19. Influenc e de l a phas e de conceptio n sur le coû t global
En prenant un cycle de vie programmé de 20 ans pour un système industriel,
cette figure conduit au constat que pendant les trois premières phases (faisabilité,
études comparatives des solutions et construction), on conditionne sur 3/20 du temps
environ 90 % des dépenses totales. Les dépenses d'exploitation et de maintenance
représente, une fois les choix figés sur la solution, environ 75 % des dépenses à la
charge de l'industriel exploitant du système industriel.
L'efficacité économique d'un procédé industriel dépendant de leviers tels que la
fiabilité, la disponibilité, la maintenabilité et la sécurité, il est impératif de mettre en
Coût du programme
Faisabilité
Choix parmi
plusieurs solutions
Développement
Construction
Utilisation
et soutien 46 La maintenance basée sur la fiabilité
œuvre globalement ou séparément des procédures itératives pendant les trois
premières phases pour être sûr que les différents points du cahier des charges seront
satisfaits. Ces procédures utilisent trois étapes :
- la première étape est consacrée aux spécifications générales compte tenu des
objectifs généraux du cahier des charges,
- la seconde étape concerne directement les diverses allocations au niveau des
systèmes et des matériels,
- enfin, la troisième étape, également itérative, conduit dans ce cas aux
programmes initiaux de maintenance et de soutien logistique.
On remarque qu'il est indispensable de disposer d'un retour d'expérience en
provenance d'industries similaires pour parfaire les choix. La maintenance basée sur
la fiabilité ne retenant que des tâches de maintenance préventive applicables et
efficaces pour éviter l'apparition des modes de défaillance significatifs des matériels
critiques, le troisième chapitre est structuré en trois grandes parties. Il a pour objectif
de permettre au lecteur d'assimiler la terminologie, d'approfondir ses connaissances
sur les mécanismes de ruine des matériels et de connaître les avantages, les
limitations et les domaines d'application des technologies et techniques de
maintenance conditionnelle prévisionnelle. Rappelons que dans la démarche de
sélection des tâches de maintenance, il ne faut retenir que celles qui s'avèrent
efficaces, applicables et les plus économiques.
La compréhension des mécanismes de ruine qui sont susceptibles d'apparaître sur
les éléments constitutifs d'un matériel est une démarche primordiale à entreprendre
pour établir les tâches de maintenance préventive dans le cadre d'une politique de
maintenance basée sur la fiabilité. Les mécanismes de ruine ont trois causes
principales : les méthodes de conception, les conditions d'exploitation et le
vieillissement des matériaux.
Ce paragraphe présente de façon succincte les phénomènes physiques qui
apparaissent dans la majorité des matériels mécaniques industriels : fatigue,
corrosion, érosion, érosion-corrosion. L'explication détaillée de l'origine de ces
phénomènes fait appel à la métallurgie et à la tribologie (études des contacts et
frottements).
Une politique de maintenance efficace et, en particulier la maintenance basée sur
la fiabilité, ne peut pas faire l'économie de l'analyse des phénomènes de
vieillissement qui peuvent affecter les matériaux pendant la durée de vie d'un
matériel. Ce paragraphe, dans le cadre d'une démarche d'anticipation, identifie les s ou les parties de matériels sujets à vieillissement.
Le phénomène de vieillissement débute à partir du moment où il sort des chaînes
de fabrication. Il se poursuit ensuite pendant la phase de stockage et continue
pendant toute la durée de fonctionnement du composant. Ce phénomène est graduel
et se produit lors dut normal ou pendant de sollicitations anormales.
Le vieillissement se traduit par le changement des caractéristiques physiques des
matériaux avec lesquels est construit le composant : dimensions, dureté, ductilité,
resilience, conductivité, etc. Ces changements graduels sont liés au temps écoulé
(isolant d'un câble électrique) ou bien à des modes particuliers (cycles de
fonctionnement). Introduction 47
La maintenance basée sur la fiabilité donnant la priorité absolue aux tâches de
maintenance préventive à la fois applicables, efficaces et économiques, il est
important pour définir les activités de maintenance de maîtriser les technologies et
les méthodes de la maintenance préventive conditionnelle.
Comme nous l'avons déjà souligné, la maintenance conditionnelle prévisionnelle
a pour objectif de détecter le point de défaillance potentielle par des mesures des
paramètres de l'état de santé des machines. La variété des technologies mises en
œuvre dans les matériels industriels est telle qu'il faut disposer d'une panoplie très
étendue de moyens de mesure et de traitement de l'information.
Ce paragraphe, ayant pour objectif d'aider le lecteur à sélectionner les méthodes
de maintenance préventive, pose et fournit les réponses aux questions suivantes :
- Quelle est la nature de la défaillance à éviter ?
- Quelles sont les causes premières ?
- Quels sont les symptômes les plus pertinents à observer pour prévenir la
défaillance ?
- Quels sont les capteurs susceptibles d'être installés sur le matériel ?
- Quelles sont les informations pertinentes à extraire des mesures issues des
capteurs ?
- Quelle forme d'aide à la décision est exigée ?
-e est la qualification nécessaire du personnel pour appliquer les
méthodes ?
- Sur quelle période, le retour sur investissement est-il souhaité ?
L'analyse de la chaîne causale entre la cause, les symptômes et leurs moyens de
détection est résumée sur la figure 1.20.
MOYENS SYMPTOMES
DE DETECTION
DIAGNOSTIC MATERIEL
3
CAUSES
Figure 1.20. Illustration de la chaîne entre la cause et l'effet d'une défaillance
Pour en simplifier la lecture, ce paragraphe est structuré en trois parties : la
première partie présente les différentes familles de signatures utilisables pour
mesurer les symptômes des dégradations, la seconde partie présente les méthodes
d'analyse de tendance et de corrélation des données, la dernière partie étant dédiée
aux méthodes avancées du traitement de l'information pour le diagnostic de la cause
physique de la défaillance. 48 La maintenance basée sur la fiabilité
La détection d'une situation de défaillance potentielle est assurée par l'analyse
de signatures. Pour chaque catégorie de signatures, les conditions d'utilisation, les
capteurs ainsi que les matériels et leurs aspects techniques et économiques sont
passés en revue. Ces descriptions portent sur les points suivants :
- signatures vibratoires : les signatures vibratoires sont très utilisées pour la
surveillance des machines tournantes et font appel à des techniques élaborées de
traitement du signal. Dans ce contexte, des rappels sur les techniques de traitement
du signal (Fourier, Laplace, densités spectrales, analyse d'enveloppe, ondes de choc,
Kurtosis, analyse synchrone, cepstre, représentation cascade...) sont introduits pour
les signaux stationnaires. Pour le cas des signaux non-stationnaires, de plus en plus
utilisés en mécanique, les méthodes les plus classiques de représentation et de
caractérisation sont décrites par les structures fréquentielles, les structures
temporelles et les structures conjointes ou d'échelles.
Cette section décrit également les principaux capteurs et matériels de traitement
de l'information mis en œuvre pour assurer la surveillance vibratoire des machines
tournantes ;
- signatures par analyse des lubrifiants pour la mesure de la contamination et de
la dégradation des fluides ;
- signatures acoustiques pour la détection de fuites ;
-s par émission acoustique pour la détection de fissures ;
- signatures ultrasonores pour la détection de fissures ;
-s par courants de Foucault pour la détection de défauts ;
- signatures thermiques recouvrant les mesures avec contact et sans contact : un
bref rappel sur le rayonnement infrarouge est apporté pour évaluer les avantages et
les limitations de la surveillance par thermographie infrarouge ;
- signatures radiographiques ; gammagraphique s et neutrographiques ;
-s électriques pour les matériels électriques ;
- signatures temporelles ;
-s diverses, elles concernent :
- le ressuage pour la détection visuelle de fissures en surface,
- la chromatographic en phase gazeuse pour la détection de concentration de
trace d'éléments chimiques,
- la réflectrométrie pour la détection d'anomalie dans les câbles,
- la spectroscopic ultraviolette,
- la mesure d'efforts et de contraintes,
- les mesures d'état de surface par endoscopie et faisceau laser,
- les hyperfréquences pour la mesure d'humidité dans les matériaux,
- les gaz traceurs pour la détection et la localisation de fuites,
- les techniques laser pour la détection de vibrations à distance,
- la détection de particules dans les gaz,
- les procédés magnétiques à l'aide de poudres et de liqueurs magnétiques en
contrôle non destructif,
- l'analyse radiofréquence pour la détection de fuites électriques. Introduction 49
En complément de ces descriptions, des guides d'interprétation des éléments
contenus dans les signatures sont apportés pour aider à sélectionner la signature la
plus adaptée à la détection d'une défaillance. La figure 1.21 donne un exemple
d'interprétation des spectres de vibration de machines tournantes.
Fréquences dominantes
Nature du défaut (Hz = tr/mn/60) Direction
vrot = vitesse de rotation
Pièces tournantes lx vrot Radiale
déséquilibrées
Normalement 1 x vrot Radiale et
Désalignement et torsion des Souvent 2x vrot axiale
axes Quelquefois 3, 4&5 x vrot
Nombre d'impacts fonction de
la composition du roulement
Portées endommagées ou Radiale et
roulements cassés Egalement vibrations hautes axiale
fréquences (2 à 60kHz) liées
aux résonances des paliers
Jeu des portées flottantes dans Sous-harmoniques de vrot de Surtout
leurs cages l'axe, 1/2 ou 1/3 x vrot radiale
Fouettement à l'huile Légèrement inférieure à 1/2 x Surtout
(Oil whirl) dans les paliers radiale vrot (42% à 48%)
lisses
Fouettement d'hystérésis Vitesse critique de l'arbre Surtout
radiale
Fréquence d'engrènement (vrot
Engrenages usés ou x nombre de dents) et Radiale et
harmoniques endommagés axiale
Jeux mécaniques 2x vrot et 0, 5 ; 1, 5 ; 2, 5 ; 3, 5 Radiale
x vrot, etc.
Radiale Mauvaise transmission 1, 2, 3 & 4 vrot de la courroie
Inférieur à
Tourbillon d'huile dans 0. 5 x vitesse de rotation
coussinet (0, 42 - 0,4 8 )
lx vrot et/ou multiples pour Surtout
déséquilibres d'ordres plus radiale Forces et couples de
déséquilibre élevés
Augmentation des turbulences Fréquences de passage et Radiale et
harmoniques axiale
Vibrations par induction lx vrot ou 1 ou 2x la fréquence Radiale et
électrique synchrone axiale
Figure 1.21. Fréquences caractéristiques des défauts de machines tournantes 50 La maintenance basée sur la fiabilité
Le principe de la maintenance prévisionnelle s'attachant à prévoir l'instant
probable de l'apparition de la défaillance potentielle, les méthodes d'analyse de
tendance et des techniques de corrélation de données font l'objet de développements
approfondis.
Les signatures recueillies sur les matériels étant toujours perturbées par des
bruits, la détection d'une anomalie pose toujours un problème de décision. En effet,
la comparaison avec la signature de référence associée à un fonctionnement normal
conduit à un signal de différence qui n'est jamais nul. Il est donc indispensable
d'utiliser des méthodes d'aide à la décision pour s'assurer que la détection est
réalisée avec un degré de confiance approprié. Le paragraphe propose par
conséquent des indications sur des méthodes applicables pour l'aide à la décision.
Une fois la détection réalisée, il faut entreprendre la tâche délicate d'identification
de la cause physique de la défaillance à l'aide de méthodes de diagnostic.
La sélection de la méthode de diagnostic la plus appropriée à un système
industriel donné ne peut se faire qu'après un recensement des besoins et des
connaissances disponibles. L'inventaire des éléments devant impérativement être
étudié est fourni dans la liste qui suit :
- nature des causes de défaillance à localiser,
- connaissance des symptômes associés aux défaillances induites par les causes,
- maîtrise des moyens de mesure des symptômes,
-e dess de traitement des,
- connaissance des mécanismes physiques entre les causes et les effets,
- inventaire du retour d'expérience,
- recensement des expertises disponibles,
- définition du niveau de confiance dans le diagnostic,
- identification des utilisateurs finals du.
L'ouvrage fournit la taxinomie des méthodes de diagnostic en les regroupant en
deux grandes familles : les méthodes internes et externes et les méthodes inductives
et déductives. La problématique du diagnostic est formalisée à l'aide d'un modèle de
résolution inverse où l'on recherche, à partir du symptôme et d'un modèle, la cause
physique. Le paragraphe présente les avantages et les limitations des méthodes de
diagnostic suivantes :
- les méthodes à base de modèles physiques ou empiriques,
- la reconnaissance des formes,
- les réseaux de neurones artificiels,
- les systèmes experts,
- les techniques de diagnostic flou,
- les AMDEC.
En conclusion, des recommandations sur les pièges à éviter de la maintenance
conditionnelle sont proposées.
Le chapitre 4, à caractère moins technique, retrace l'évolution de la maintenance
aéronautique depuis la fin des années 1930, où, pour la première fois des textes ont
réglementé la maintenance des avions propulsés par des moteurs à hélice. Précurseur
dans le domaine de la maintenance, l'aéronautique a été le premier secteur industriel Introduction 51
à regrouper les constructeurs, leurs clients et un peu plus tard les autorités
administratives pour mettre au point des programmes de maintenance acceptables
pour toutes les parties. En effet, less normatifs de maintenance MSG
(Maintenance Steering Group) sont élaborés suivant le schéma de la figure 1.22.
GROUPE GROUPE GROUPE
DE TRAVAIL DE TRAVAIL DE TRAVAIL
MAINTEN ANCE MAINTEN ANCE MAINTEN ANCE
Document commun
MWG#1 MWG#2 MWG»3
Constructeur/ Compagnies
aériennes
N i
COMMISSION
DE REVUE DE LA COMITE PROPOSITION DE
DIRECTEUR MAINTENANCE PROGRAMME DE
(MRB) MAINTENANCE (ISC)
(MPP)
DOCUMENTS
GROUPE GROUPE GROUPE (MRB)
DE TRAVAIL DE TRAVAIL DE TRAVAIL
MAINTEN ANCE MAINTEN ANCE MAINTEN ANCE
MWG#6 MWG#4 MWGH5
DOCUMENT DE COMPAGNIES
PLANIFICATION DE AERIENNES
LA MAINTENANCE
ISC : Industry Streering Group
(MPD)
MWG : Maintenance Working Group
MPP :e Program Proposal
PROGRAMME DE MRB :e Review Board
MAINTENANCE
MPD : Maintenance Planning Document COMPAGNIE
AMP : Airline Maintenance Program (AMP)
Figure 1.22. Organisation du MRB (Maintenance Review Board)
L'organisation du MRB (Maintenance Review Board) responsable de
l'élaboration des programmes de maintenance comporte :
- un comité directeur MSCe Steering Comittee), composé de
représentants des constructeurs (cellule, moteurs, équipements) et des compagnies
clientes, définit les méthodes de travail, les points d'ordre général (par exemple les
périodicités des visites d'avion), coordonne l'action des groupes de travail ;
- des groupes de travail spécialisés (structure propulsion, systèmes, etc.) étudient
les chapitres ATA de leur compétence selon la méthodologie qui leur est indiquée
par le comité directeur et déterminent la nature et la périodicité des tâches
d'entretien à effectuer. Des membres du comité directeur assistent en observateurs
aux séances des groupes de travail. Leér rassemble les travaux des
divers groupes, demande des modifications éventuelles, harmonise le tout, élabore la
version finale du document qui sera soumise à l'approbation du MRB ;
- les services officiels constituent une commission MRB (Maintenance Review
Board) chargée d'approuver le document. Pour cela, des représentants du MRB
assistent aux réunions du MSC et des groupes de travail, en qualité d'observateurs
« actifs » : leurs remarques peuvent ainsi être prises en compte au fur et à mesure de
l'élaboration du programme, ce qui évite des difficultés lors de la présentation du
document final. Le MRB est composé de représentants des autorités du ou des pays
constructeurs. Il peut inviter, en tant qu'auditeurs, des représentants des autorités de
tutelle des compagnies clientes. 52 La maintenance basée sur la fiabilité
Pour s'imprégner de la démarche qui sous-tend les principes de la maintenance
basée sur la fiabilité, le chapitre 4 fournit le contenu de la version de la MSG3-1
(1988) utilisée en aéronautique civile. Comme très souvent, la RCM (Reliability
Centered Maintenance,) développée pour le secteur militaire, est assimilée à tort à la
MSG-3, et les différences principales portant sur les logiques de sélection des tâches
y sont détaillées par souci d'exhaustivité et de rigueur.
Le chapitre 5 a été conçu pour servir de guide méthodologique découpé en étapes
séparées. On identifie, pour chaque phase, les informations, les outils et méthodes
susceptibles d'être mis en œuvre et les documents à produire conformément à la
figure 1.23. Au préalable, comme plusieurs étapes font appel aux mêmes méthodes,
celles-ci font l'objet de descriptions détaillées. La première famille de méthodes
concerne les techniques d'analyse fonctionnelle. En particulier les méthodes FAST,
APTE, SADT, RELIASEP et MERISE font l'objet de développements complets. La
seconde catégorie de méthodes concerne les réalisations des AMDE (Analyse des
Modes de Défaillances et de leurs Effets) et des AMDEC (Analyse des Modes de
Défaillance, de leurs Effets et de leur criticité). La traduction de la norme
MfL-STD1629A, point de départ historique et document de référence de réalisation des
AMDE et AMDEC est fournie en annexe. Les méthodes proposées par l'AFNOR, le
CETIM, l'ISDF, l'IEEE et la compagnie Ford sont commentées pour fournir au
lecteur des exemples de modèles de réalisation d'AMDEC. La troisième partie est
relative à l'exploitation du retour d'expérience pour évaluer les taux de défaillance
et leurs lois en fonction de relevés expérimentaux (approche classique et approche
bayésienne). La figure 1.24 donne l'enchaînement des différentes étapes nécessaires
à la réalisation d'un programme de maintenance basée sur la fiabilité.
Etape n
Documents
Informations TACHE N" n à
d'entrée
produire
Etape n+1
Documents
Informations TACHE N° n+1 à
d'entrée produire
Figure 1.23. Données, méthodes et documents à produire à chaque étape de l'analyse MBF Introduction 53
TACHES PRODUITS ENTREES
LISTE DECOUPAGE DU
COMPLETE PROCEDE OU DU BIEN
DES SYSTEMES (ANALYSE FONCTIONNELLE) 1
LISTE
SELECTION DES DES SYSTEMES
SYSTEMES 2 ETUDIES COLLECTE
DELA
DOCUMENTATION
DOSSIER DECRIVANT IDENTIFICATION DES LIMITES
DES SYSTEMES LES LIMITES DES
SOUS-SYSTEMES SYSTEMES 3
LISTE IDENTIFICATION
DES DES DEFAILLANCES
DEFAILLANCES FONCTIONNELLES 4
i
HIERARCHISATION LISTE DES MODES
DE LA CRITICITE DES CRITIQUES DE
MODES DE DEFAILLANCE DEFAILLANCE 5 FONCTIONNELLE
B
DONNEES DE
IDENTIFICATION LISTE RETOUR
DES MATERIELS DES MATERIELS D'EXPERIENCE
CRITIQUES CRITIQUES 6
LISTE SELECTION DES TACHES
DES TACHES ET DES INITIALES DE
INTERVALLES DE MAINTENANCE ET DE LEUR
PERIODICITE I MAINTENANCE
REDACTION PROGRAMMES
ET IMPLANTATION INITIAUX DE
DES TACHES DE B
8 MAINTENANCE
MAINTENANCE
DEFINITIONS LISTE DES
DES INDICATEURS INDICATEURS
DE MAINTENANCE - DE MAINTENANCE
EVOLUTION
PROGRAMME DES PROGRAMMES
EVOLUTIF DE MAINTENANCE 1Q
Figure 1.24. Etapes du développement de la méthodologie MBF
Le chapitre 6 fournit des applications de la maintenance basée sur la fiabilité
pour les centrales de production d'énergie électrique d'origine nucléaire et
thermique réalisées en France OMF (Optimisation de la Maintenance basée sur la
Fiabilité) aux Etats-Unis et en Europe (centrales classiques). Des exemples 54 La maintenance basée sur la fiabilité
appliques à des matériels complexes (turbines à gaz et pompes primaires de
centrales nucléaires) et des références à des applications dans les secteurs pétroliers,
agro-alimentaires et métallurgiques sont également succinctement décrits.
En conclusion, le dernier chapitre fournit les recommandations sur les problèmes
organisationnels et l'audit d'un programme de maintenance basée sur la fiabilité
pour garantir l'obtention de programmes dee efficaces. Une étude a été
entreprise pour comparer les performances des programmes de maintenance basée
sur la fiabilité, utilisant des démarches proches de l'aéronautique, et celles reposant
sur le jugement collectif d'experts. Le choix de la profondeur des analyses
dépendent des contraintes de budget et du retour d'investissement souhaité. En tout
état de cause, si l'AMDEC est un outil de plus en plus utilisé en maintenance, il est
important de rappeler qu'il serait totalement abusif de l'assimiler à la démarche
MBF héritée de l'aéronautique !
FAITES-VOUS
LA DISTINCTION ENTRE
L'ENTRETIEN ET LA MAINTENANCE ?
OUI NON
CONNAISSEZ -VOUS TOUS
LIRE TOUS LES
LES LEVIERS DU COUT DE
CHAPITRES
POSSESSION ?
(TQM.TPM, SLI, QFD.
MAINTENABILITE )
OUI NON
CONNAISSEZ -VOUS LIRE LE
LES CONCEPTS ET CHAPITRE 2
LES OUTILS DE
MAINTENANCE
CONDITIONNELLE ?
NON
OUI
LIRE LE
CONNAISSEZ -VOUS CHAPITRE 3
LES DIFFERENCES
ENTRE LA RCM ET
LA MSG3-1 ?
NON
OUI
I LIRE LE
CONNAISSEZ -VOUS
CHAPITRE 4
LES DIFFERENCES
ENTRE LES AMDEC
ET LA MBF?
NON
OUI
LIRE LE
CONNAISSEZ -VOUS CHAPITRE 5
DES APPLICATIONS
OPERATIONNELLES
DE LA MBF?
NON
OUI 1 T LIRE LE
MAITRISEZ-VOUS CHAPITRE 6
LES DIFFICULTES
D'IMPLANTATION DE
LA MBF?
NON
om
LIRE LE
VOUS POSSEDEZ TOUTES CHAPITRE 7
LES COMPETENCES EN MBF
Figure 1.25. Organigramme sous forme de réponses par « oui » ou « non » permettant de
« naviguer » dans cet ouvrage en fonction de ses compétences en maintenance Chapitre 2
Maintenance et coût de possession
2.1. Introduction
Dans un contexte international extrêmement concurrentiel, les entreprises offrant
sur le marché des biens ou des services sont de plus en plus obligées d'adopter dans
leurs stratégies industrielles une vision globale et systémique pour maîtriser les
différents leviers qui leur permettent de rester compétitives.
L'approche systémique de l'entreprise est une discipline scientifique à part
entière dont le sens et l'utilisation ont été très souvent détournés pour des raisons
médiatiques.
La systémique définie par Le Moine [LE MO 92] et Braesch [BRAE 96],
consiste à identifier et à modéliser toutes les interactions entre l'outil de production
technique et des facteurs internes ou externes à l'entreprise tels que la qualité, le
management, l'évolution et l'émergence des nouvelles technologies, les facteurs
humains et sociaux, l'environnement économique mondial et les problèmes liés aux
impacts sur l'environnement. Bien comprise et maîtrisée, la systémique permet aux
industriels de mieux gérer leurs projets, en termes de coût, de délais de réalisation
mais également en termes de valeur d'usage mieux appropriée à la demande du
marché. Elle constitue un nouvel outil de réflexion qui permet d'aborder les
problèmes d'une manière globale sans perdre de vue l'intérêt de chaque élément du
projet. L'approche systémique d'un nouveau projet industriel, précédée ou non
d'une approche cartésienne pour analyser éventuellement de façon séquentielle
chaque élément d'un projet, apporte la cohérence et la dynamique entre les acteurs et
permet donc de privilégier l'organisation du projet et par conséquent sa structure.
Une des conditions indispensables du succès de l'approche systémique consiste à
commencer pour tout projet à mettre en question l'adéquation entre l'organisation et
la technologie. L'exemple le plus marquant de la réussite de la démarche systémique
est celui de la voiture Twingo, menée en 1989. Le défi que devait relever la société
Renault et qu'elle a atteint avec succès était de réduire les coûts d'environ 20 %
pour assurer la rentabilité du projet face à la concurrence internationale et asiatique
notamment. Pour cette démarche, bien évidemment, la structure de management par
projet a été adoptée en éliminant tous les cloisonnements interdisant une
communication productive entre les métiers. De plus, l'utilisation d'un langage
commun en vue d'une conception minimisant le coût (Design to Cost) était la 56 La maintenance basée sur la fiabilité
contrainte de base des groupes interdisciplinaires travaillant en conception. S'il est
indiscutable que l'approche systémique est devenue d'un usage quasiment
systématique elle représente un changement de culture et une appropriation par tous
les acteurs de l'entreprise et de leurs sous-traitants. Comme pour tout changement de
culture, cela demande du temps et un effort soutenu de la part des industriels qui
adhèrent à cette démarche. Cette démarche, résumée sur la figure 2.1, doit
rassembler une équipe à laquelle tous les acteurs spécialisés dans les différentes
disciplines énumérées doivent participer.
ENVIRONNEMENT EXTERNE
RESSOURCES HUMAINES
COUTS
.QUALITE.
Fabrication Conduite
Maintenance Conception COUT DE
POSSESSION
I Analyse de la valeur Mise au rebut
Figure 2.1. Démarche systémique pour le développement d'un produit
2.2. Définitions et objectifs de la maintenance
2.2.1. Introduction
Dans la pratique courante et compte tenu de l'évolution rapide des techniques
mises en œuvre lors des opérations de maintenance, le sens donné aux termes varie
souvent d'un secteur industriel à un autre. Pour être sûr d'attribuer le même sens au
vocabulaire utilisé pour la surveillance, le diagnostic et la maintenance, la
terminologie préconisée par la norme expérimentale AFNOR NF X60 010, révisée
en 1994, va être intégralement reproduite par souci de précision. La définition de la
maintenance vise : « Toutes les activités destinées à maintenir ou à rétablir un bien
dans un état ou dans des conditions données de sûreté de fonctionnement, pour
accomplir une fonction requise. Ces activités sont une combinaison d'activités
techniques, administratives et de management. » Maintenance et coût de possession 57
Notons que cette définition de la maintenance possède une connotation
fonctionnelle dans la mesure où l'on s'intéresse aux fonctions assurées par les entités
constitutives d'un processus industriel.
Dans une vision plus globale de l'exploitation d'un système industriel, on
remarquera que les équipes de conduite s'attachent principalement à la vérification
de la disponibilité des fonctions assurées par les systèmes et les matériels. Les
équipes de maintenance ont pour mission de s'assurer que ces fonctions seront
disponibles en mettant en œuvre les techniques de maintenance appropriées. Bien
que, dans la pratique, il existe souvent une fracture dans les relations entre les
équipes de conduite et de maintenance, l'intérêt global de l'entreprise est de voir la
capacité de sa production maintenue à son niveau optimal. C'est la raison pour
laquelle, certains responsables définissent la maintenance comme : « l'ensemble des
activités destinées à rétablir et à maintenir ».
Pour faciliter la compréhension de la classification des stratégies utilisables pour
la maintenance d'un bien ou d'un procédé industriel, nous allons définir très
succinctement dans ce chapitre les notions de défaillance et de dégradation. Des
définitions plus détaillées seront proposées au chapitre 3.
2.2.2. Défaillance
Une défaillance est « l'altération ou la cessation de l'aptitude d'un ensemble à
accomplir sa ou (ses)fonction(s) requise(s) avec les performances définies dans les
spécifications techniques ». L'ensemble est indisponible suite à une défaillance.
Un ensemble est défaillant si ses capacités fonctionnelles sont interrompues
(panne ou arrêt volontaire par action d'un système interne de protection ou d'une
procédure manuelle équivalente). Dans le cas d'une dégradation sans perte totale de
la fonction, on considère qu'il s'agit d'une défaillance, si sa performance tombe en
dessous d'un seuil défini, lorsqu'un tel seuil minimum est précisé dans les
spécifications fonctionnelles du matériel.
Il s'ensuit qu'un ensemble est défaillant s'il est considéré ou déclaré incapable
d'assurer les fonctions requises par l'exploitant utilisant des critères fonctionnels
simples.
En prenant comme critère la puissance nominale de 100 kW fournie par un
moteur électrique, celui-ci sera déclaré défaillant s'il ne produit plus cette puissance.
2.2.3. Défaillance potentielle
Lorsqu'une valeur de défaillance a été fixée pour évaluer la dégradation d'une
entité, on définit une autre valeur selon le même critère, en avance de la précédente,
comme étant le « point de défaillance potentielle ». Cette valeur est choisie de telle
sorte que si la dégradation ne l'atteint pas, le risque de défaillance avant la prochaine
inspection est jugé acceptable. Il n'est donc pas nécessaire d'intervenir avant cette
valeur.
On notera que la valeur de la défaillance potentielle est fonction de l'intervalle
entre les inspections. 58 La maintenance basée sur la fiabilité
Ce concept de défaillance potentielle est à la base des techniques modernes de
maintenance (conditionnelle ou prévisionnelle). Il sera utilisé comme critère de
décision de restauration.
2.2.4. Dégradation
Une dégradation est l'état d'une entité présentant :
- une perte de performances d'une des fonctions assurées par l'entité (si les
performances sont au-dessous du seuil d'arrêt défini dans les spécifications
fonctionnelles, il n'y a plus dégradation mais défaillance ;
- un sous-ensemble lui-même dégradé, voire défaillant (sans conséquence
fonctionnelle sur l'ensemble).
La figure 2.2 résume ces notions de défaillance et de dégradation.
Paramètre de fonctionnement
Valeur initiale Initiation de la défaillance
potentielle
DEGRADATION
SEUIL DE DEFAILLANCE
DEFAILLANCE
temps
Figure 2.2. Défaillance et dégradation
Dans cette figure, tj représente l'instant où la dégradation a été détectée pour la
première fois par les moyens appropriés de détection. Si les interventions de
maintenance ont été programmées avant l'instant 12, il n'y aura aucune répercussion
sur le fonctionnement du matériel car l'état dégradé aura été détecté avant la
défaillance. Par contre si la maintenance est programmée à un instant postérieur à t2,
on subira la défaillance avec ses conséquences sur le fonctionnement. La
connaissance de ce diagramme et de la cinétique d'évolution de la dégradation est
l'élément déterminant pour définir les tâches et intervalles de maintenance les plus
efficaces et les plus économiques. Le chapitre 3 présentera en détail les technologies
et techniques de maintenance prévisionnelle actuellement disponibles pour maîtriser
l'évolution dans le temps d'une dégradation potentielle. Maintenance et coût de possession 59
2.2.5. Causes de défaillance
la Les causes de défaillance sont les : « circonstances liées à la conception,
fabrication ou l'emploi et qui ont entraîné la déaillance. »
Le blocage d'un palier à roulement à billes sous l'effet d'un phénomène de
corrosion sur les billes est un exemple de cause de défaillance du palier. Pour un
matériel donné, il existe souvent plusieurs causes de défaillance. Un programme de
maintenance efficace exige une maîtrise parfaite des causes de défaillance afin de
prévenir leurs conséquences sur le fonctionnement des matériels.
Pour les défaillances liées à la corrosion localisée de composants de matériels
mécaniques, la figure 2.3 détaille les différentes causes primaires. En raison de leur
importance, les mécanismes de ruine feront l'objet de descriptions détaillées dans le
chapitre 3.
Corrosion sous Corrosion sous
contrainte contrainte
Oligo- I Cyclages transgranulaire intergranulaire
cyclique importants
Induite par
hydrogène
Fatigue Corrosion
corrosion feuilletante
Corrosion sous
contrainte
Fissuration
Erosion Cloquage
corrosion
Corrosion
Cavitation localisée
Courants
corrosion
vagabonds
Interganulaire Caverneuse
Corrosion Corrosion
Filiforme Sous-dépot Bactérienne
en lames caustique
de
couteau
Aération
Microbienne
différentielle
Figure 23. Causes de défaillance liées à la corrosion localisée 60 La maintenance basée sur la fiabilité
2.2.6. Modes de défaillance
Ils sont définis par « l'effet par lequel une défaillance est observée ».
Pour un ensemble donné, il existe en général plusieurs modes de défaillance qui
entraînent nécessairement sa défaillance.
Exemples de modes de défaillance d'un groupe de pompage (moteur +
accouplement + pompe) :
- refus de démarrage,
- arrêt de fonctionnement,
- refus d'arrêt,
- fuite externe,
- autres.
Tous ces modes de défaillance conduisent à la perte de la fonction assurée par le
groupe de pompage.
2.2.7. Taux de défaillance
C'est le nombre de défaillances réellement observées pour une catégorie donnée
de composants sur une période donnée de fonctionnement. Le taux de défaillance
d'une capacité peut s'exprimer par le nombre de défaillances par court-circuit et par
million d'heures de fonctionnement.
2.2.8. Tâche applicable
Une tâche de maintenance est applicable si elle peut être mise en œuvre de façon
pratique. Par exemple, la surveillance vibratoire d'un arbre de machine tournante à
l'aide de capteurs de vibration est une tâche applicable pour détecter une fissuration.
En revanche, l'utilisation des techniques de ressuage pour la détection de fissures à
l'intérieur d'un condenseur n'est pas une tâche applicable à moins de lui adjoindre
une caméra endoscopique pour visualiser les fissures.
2.2.9. Tâche efficace
Une tâche de maintenance est efficace si elle permet de contrôler l'évolution
d'une dégradation connue. Elle doit permettre de réduire le taux de défaillance ou de
ramener la probabilité de défaillance à un niveau préétabli. Les techniques de
contrôle non destructif permettent de quantifier la taille et l'orientation d'une
fissure : c'est par conséquent une tâche efficace. Une inspection visuelle, par nature
qualitative, ne permet pas d'obtenir les renseignements donnés par les contrôles
décrits précédemment. Maintenance et coût de possession 61
2.2.10. Maintenance préventive
« ayant pour objet de réduire la probabilité de défaillance ou de
dégradation d'un bien ou d'un service rendu. Les activités correspondantes sont
déclenchées selon un échéancier établi à partir d'un nombre prédéterminé d'usage
(maintenance systématique), et/ou des critères prédéterminés significatifs de l'état
de dégradation du bien ou du service (maintenance conditionnelle). »
Lorsque au cours d'une tâche préventive un composant interne du matériel est
trouvé ou jugé défaillant, sa réparation ou son remplacement doivent être considérés
comme de la maintenance corrective. S'il est trouvé non défaillant mais dégradé,
même au-delà de la valeur de défaillance potentielle, sa réparation ou son
remplacement sont de nature préventive. On notera qu'une dégradation qui n'atteint
pas le point de défaillance potentielle n'est en principe pas à réparer.
2.2.10.1. Maintenance préventive systématique
« Ce type de maintenance comprend l'ensemble des actions destinées à
restaurer, en totalité ou partiellement, la marge de résistance des matériels non
défaillants, lorsque ces tâches sont décidées en fonction du temps ou de la
production, sans considération de l'état des matériels à cet instant. »
Elle comprend le remplacement systématique de certains composants critiques
en limite d'expiration de leur durée de vie, le remplacement des peu
coûteux pour éviter les dépenses d'évaluation de leur état et l'essentiel des opérations
de service (remplacement de fluides, filtres, etc.).
Ce type de maintenance concerne les composants dont on connaît de façon
précise la durée de vie moyenne ou lorsque des contraintes réglementaires ou
juridiques (clauses de garanties) sont obligatoires.
2.2.10.2. Maintenance préventive conditionnelle
« Ce type de maintenance comprend toutes les tâches de restauration de
matériels ou de composants non défaillants, entreprises en application d'une
évaluation d'état et de la comparaison avec un critère d'acceptation préétabli
(défaillance potentielle) ».
Il apparaît immédiatement que ce type de maintenance préventive requiert des
tâches additionnelles pour évaluer le niveau de dégradation. Ces tâches sont
considérées comme appartenant à la maintenance conditionnelle, car elles sont au
cœur de la procédure de décision, bien que la plupart d'entre elles soient effectuées
selon une programmation régulière.
2.2.10.3. Maintenance prévisionnelle
« préventive subordonnée à l'analyse de l'évolution surveillée de
paramètres significatifs de la dégradation du bien, permettant de retarder et
planifier les interventions. » 62 La maintenance basée sur la Habilité
2.2.10.4. Maintenance proactive
La maintenance « proactive » est un terme de plus en plus utilisé aux Etats-Unis
par les industriels et prestataires de service en maintenance. La maintenance
« proactive » est une forme avancée de maintenance prévisionnelle consistant à
déterminer les causes initiales des défaillances à partir de l'état de défaillance
potentielle. Elle requiert une très bonne connaissance des mécanismes de ruine des
matériels et des relations de cause à effet entre les symptômes externes et leurs
causes matérielles. La mise en œuvre de cette maintenance implique l'accumulation
d'un retour d'expérience d'excellente qualité.
2.2.10.5. Maintenance Basée sur la Fiabilité (MBF)
La Maintenance Basée sur la Fiabilité (MBF) dérivée de la Reliability Centered
Maintenance et de la MSG-3, objet de cet ouvrage, utilise un ensemble de méthodes
structurées et formelles. Elle ne sélectionne que des tâches efficaces et applicables
de maintenance préventive pour atteindre le niveau de fiabilité requis (intrinsèque)
des fonctions assurées par les matériels en optimisant les coûts de maintenance.
Cette méthode exhaustive et rationnelle, issue du monde de l'aéronautique,
recherche les matériels critiques dont les modes de défaillances ont un impact
significatif sur la sûreté, la disponibilité, la qualité, l'environnement, etc. Fondée sur
la connaissance des taux de fiabilité des matériels, elle implique une maintenance
préventive ou une modification de conception uniquement pour les matériels
critiques. La maintenance corrective est la seule alternative proposée pour les
matériels jugés non critiques.
2.2.10.6. Maintenance corrective
« Ensemble des activités réalisées après la défaillance du bien, ou la
dégradation de sa fonction pour lui permettre d'accomplir une fonction requise, au
moins provisoirement : ces activités comportent notamment la localisation de la
défaillance et son diagnostic, la remise en état avec ou sans modification, le
contrôle du bon fonctionnement. »
Soulignons que les activités de maintenance corrective sont subies et découlent
directement des conséquences de l'apparition d'une défaillance.
2.2.10.7. Maintenance palliative
« Activités de maintenance corrective destinées à permettre à un bien
d'accomplir provisoirement tout ou partie d'une fonction requise. Appelée
couramment dépannage, cette maintenance palliative est principalement constituée
d'actions à caractère provisoire qui devront être suivies d'actions curatives. »
2.2.10.8. Maintenance curative
« Activités de maintenance corrective ayant pour objet de rétablir un bien dans
un état spécifié ou de lui permettre d'accomplir une fonction requise. Le résultat des
activités réalisées doit présenter un caractère permanent. Ces activités peuvent être
des réparations, des modifications ou aménagements ayant pour objet de supprimer
la ou les défaillance(s). » Maintenance et coût de possession 63
La figure 2.4 résume les concepts de maintenance décrits dans les paragraphes
précédents en indiquant les événements initiateurs.
MAINTENANCE
MAINTENANCE PREVENTIVE
MAINTENANCE CORRECTIVE E BASEE SUR
LA FIABILITE (MBF)
MAINTENANCE SYSTEMATIQUE MAINTENANCE CONDITIONNELLE MAINTENANCE
( Basée sur un échéancier) ( Basée sur l'état) CURATIVE
- MAINTENANCE PREVISIONNELLE
- PETIT ENTRETIEN
•E "PROACTIVE" - REMPLACEMENT
- SURVEILLANCE • INSPECTION
MAINTENANCE - INSPECTION - TESTS
PALLIATIVE • TESTS
- DIAGNOSTIC
-ANALYSE DE
TENDANCE
EVENEMENT DECLENCHANT LES OPERATIONS DE MAINTENANCE
• ECHEANCIER COMPARAISON AVEC UN CRITERE
DEFAILLANCE - NOMBRE DE CYCLES D'ACCEPTATION
^ A ^
DEFAILLANT ACCEPTABLE) SURVEILLER • ANALYSES DES
DEFAILLANCES ET
DE TENDANCE
TACHES DE TACHES DE
MAINTENANCE PROGRAMMEE MAINTENANCE CORRECTIVE RETOUR D'
- REPARATION EXPERIENCE • RESTAURATION
• DEMONTAGE
- DEMONTAGE
- REMPLACEMENT
• REMPLACEMENT
OUI NON TESTS DE
REPRISE
BON FONCTIONNEMENT^ REMISE EN
DES TACHES
APRES SERVICE
DE MAINTENANCE
MAINTENANCE
Figure 2.4. Diagramme des différents concepts de maintenance
2.2.11. Valeurs des différentes catégories de maintenance
Ce paragraphe traite des mérites propres aux différentes catégories de
maintenance pour aider les personnels de maintenance à établir une hiérarchie des 64 La maintenance basée sur la fiabilité
priorités dans leur utilisation. Chaque catégorie de maintenance comprend un
domaine privilégié correspondant à un optimum en vue d'atteindre des niveaux de
fiabilité et de sûreté tout en minimisant les coûts de maintenance. Pour des
équipements complexes (centrales nucléaires, avions, raffineries, navettes spatiales),
il existe une telle variété de modes de défaillances que l'on a recours pratiquement à
toutes les catégories de maintenance.
2.2.11.1. Option maintenance corrective
Bien que l'on puisse considérer que la maintenance corrective ne correspond pas
à une stratégie de maintenance dans la mesure où l'on subit la défaillance, elle peut
dans certains cas s'avérer être l'option la plus économique. La défaillance des
équipements est un fait incontournable, mais si le taux de défaillance est contrôlable,
cela ne correspond alors pas nécessairement à une situation inacceptable. Si les
techniques de maintenance conditionnelle représentent un coût tel qu'elles ne se
justifient pas économiquement au regard des conséquences des défaillances, la
maintenance corrective est certainement l'option la plus pertinente. Cette option
peut être envisagée également pour des systèmes plus importants ou réalisant des
fonctions de sûreté. En effet, le risque de continuer à faire fonctionner un procédé ou
un bien complexe avec des équipements redondants non-opérationnels dépend de :
- la probabilité de défaillance des équipements opérationnels,
- le temps requis pour le remettre en état,
- les conséquences d'une perte totale de la fonction.
Par exemple, dans le domaine aéronautique civil, la maintenance corrective
représente environ les deux tiers des activités de maintenance dans les grandes
compagnies aériennes régulières. Ceci est lié principalement à deux facteurs : la très
faible probabilité de perdre les fonctions redondantes pendant un vol d'une durée
maximale de 12 heures et la possibilité de réparer des composants défaillants entre
deux vols sans compromettre gravement leur fréquence de rotation. Le « zéro
défaillance » ne se rencontrant jamais sur des installations industrielles, il ne faudrait
pas interpréter les propos tenus ci-dessus comme un plaidoyer pour l'utilisation
unique de la maintenance corrective (dans la suite de ce chapitre, on étudiera
longuement les conditions d'application et les avantages de la maintenance
préventive). L'un des intérêts de la maintenance basée sur la fiabilité est de
déterminer dans quelles conditions il est le plus économique, à niveau égal de
fiabilité opérationnelle, de retenir lae corrective. Notons que pour
contrer l'apparition inévitable des défaillances, on fait appel à des systèmes
redondants (systèmes doublés, triplés voire quadruplés).
L'intérêt de la maintenance corrective, qui ne doit s'appliquer que sur des
matériels dont les défaillances n'ont pas d'impact significatif sur le fonctionnement
d'un procédé, est de permettre aux équipes de maintenance de concentrer leurs
efforts sur la surveillance de l'état de santé des matériels critiques. Cette
concentration d'efforts constitue un gisement pour gagner des points de disponibilité
et de sûreté tout en diminuant les coûts de maintenance. Maintenance et coût de possession 65
2.2.11.2. Option maintenance préventive systématique
Il existe deux cas de figure où la maintenance systématique doit ou peut être
utilisée. Pour les matériels soumis à une réglementation par les autorités
administratives ou dans le cas de la garantie contractuelle lors d'un achat de
matériels neufs, la maintenance systématique est obligatoire. Pour des systèmes en
fonctionnement continu, elle est exigée après un nombre d'heures fixées ou bien
après un nombre défini de cycles.
Il est bien évident que dans ce cas l'aspect économique de la maintenance ne
rentre, plus du tout en ligne de compte.
En revanche, pour les autres matériels, la maintenance systématique est
fortement recommandée si l'on connaît avec une très bonne certitude leur durée de
vie moyenne comme le montre la figure 2.5.
Taux de défaillance
Durée de vie Durée de vie moyenne
économique I
Durée de vie
Sure
Temps
Figure 2.5. Allure du taux de défaillance pour un composant à durée de vie sûre
Sur cette figure, où l'allure de la courbe du taux de défaillance est très resserrée,
il est possible de fixer une durée de vie économique en acceptant un petit risque. Ou
bien, on peut retenir une durée de vie sûre pour laquelle la probabilité de défaillance
est extrêmement faible. Malheureusement, cette situation ne se rencontre que sur des
composants simples subissant des mécanismes d'usure. Pour des matériels
mécaniques complexes, la notion de durée de vie sûre n'existe pas, comme le
montre la figure 2.6.
On peut remarquer que si la maintenance systématique, hors contrainte
réglementaire, est efficace, elle ne correspond pas nécessairement à l'option la plus
économique pour un parc réduit de machines. En effet, même en fixant une limite de
vie sûre, il se peut que les composants mis au rebut possèdent encore un potentiel de
vie. Pour pallier à cet inconvénient, il serait nécessaire de les expertiser pour
augmenter cette limite de durée de vie sûre. En raison des coûts d'expertise, très peu
d'industriels, hormis ceux du secteur de l'électronique qui fabriquent des millions de
composants identiques, recourent à ces pratiques. Un autre inconvénient de la
maintenance systématique réside dans le fait qu'il est presque dans tous les cas
nécessaire d'arrêter le fonctionnement des matériels. C'est la situation rencontrée
sur une automobile lors du changement des plaquettes de frein.

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