Pascal CLÉMENT, ing., M. ing.

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1 Gestion des opérations de maintenance Cours 11: Philosophies de maintenance Pascal CLÉMENT, ing., M. ing. Département de génie mécanique ÉTS Cours 11: Philosophies de maintenance Maintenance basée sur la fiabilité Maintenance productive totale Coûts de maintenance TRS / TRG Externalisation de la maintenance Pascal CLÉMENT 2

2 La Maintenance Basée sur la Fiabilité (MBF RCM) Pascal CLÉMENT 3 La maintenance basée sur la fiabilité Historique Dans les années 60 les programmes d'entretien étaient fondés sur des périodicités fixes de remplacement des composantes calculées empiriquement. Pour rendre plus intelligent les programmes, le Maintenance Steering Group a été formé avec des experts opérateurs et concepteurs d'aéronefs. Il en a résulté la méthodologie MSG, laquelle est devenue MSG-2 après expérience. MSG-2 a comme philosophie : que peut-on faire pour empêcher un composant déposable de tomber en panne? Pascal CLÉMENT 4

3 La maintenance basée sur la fiabilité Historique En 1978, la Marine américaine a mandaté un groupe d'ingénieurs à étudier le comportement en fiabilité des composants d'avion. Depuis longtemps la théorie de la fiabilité utilise la courbe en forme de baignoire comme le modèle de référence (4 % des composants suivent cette règle, 68 % des composants ont une courbe montrant des problèmes de jeunesse au début, mais par la suite un taux de défaillance stable, par exemple les composants électroniques, les logiciels). Une méthodologie d'établissement de programmes d'entretien appelée MBF (maintenance basée sur la fiabilité) a alors été mise au point. L'augmentation importante des coûts de carburant et l'amélioration de la fiabilité des nouveaux composants a exercé une pression pour réviser encore l'approche. C'est devenu MSG-3. Pascal CLÉMENT 5 La maintenance basée sur la fiabilité Étapes de mise en place d un programme MBF: Définition des équipements critiques Définition des performances attendues de ces équipements Définition des modes de défaillance possibles de ces équipements Définition de effets possibles de ces défaillances Définition et quantification des conséquences de ces défaillances Probabilité de survenance de ces défaillances Définition d action de prévention permettant de réduire ou supprimer le risque identifié Mise en place de ces actions Suivi continu de la mise en place de ces actions Note: les techniques AMDEC font partie intégrante du processus Pascal CLÉMENT 6

4 La maintenance basée sur la fiabilité Les fonctions cachées Une fonction évidente en est une dont la défaillance sera évidente à l'équipage durant le cours normal des opérations. Une fonction cachée en est une dont la défaillance ne sera pas évidente à l'équipage durant le cours normal des opérations. Un équipement peut avoir plusieurs fonctions dont certaines sont cachées. Certaines tâches de maintenance auront donc pour but de vérifier le bon fonctionnement de ces fonctions cachées. Les programmes d'inspection comportent beaucoup de ces tâches (écart de température d un refroidisseur, niveau de vibration, niveau de contraintes induites, bruit électronique, résistance à l impact, etc.) Pascal CLÉMENT 7 La maintenance basée sur la fiabilité Les types de défaillance Un équipage d'opération n'est pas souvent en mesure de rapporter une défaillance comme tel. Il constate plutôt une condition d'opération insatisfaisante, un symptôme. Cette condition peut toutefois être conforme aux normes ou être une défaillance réelle. Sachant qu'une défaillance se définit une condition insatisfaisante, il y deux types de défaillances : Défaillance fonctionnelle Défaillance potentielle Pascal CLÉMENT 8

5 La maintenance basée sur la fiabilité Les types de défaillance Défaillance fonctionnelle Une défaillance fonctionnelle est l'inhabilité d'un article (ou de l'équipement qui le contient) à rencontrer un niveau de performance spécifique. Défaillance potentielle Une défaillance potentielle est une condition physique identifiable indiquant qu'une défaillance fonctionnelle est imminente. Le seuil de la défaillance potentielle est fonction de l'intervalle entre les inspections. Pascal CLÉMENT 9 La maintenance basée sur la fiabilité Les trois (3) principes MBF (voir MSG-3) 1. Réfection systématique d équipement 2. Une logique basée sur la sécurité 3. Fiabilité intrinsèque Pascal CLÉMENT 10

6 La maintenance basée sur la fiabilité 1. Réfection systématique d équipement Un équipement complexe est sujet à de multiples modes de défaillances. Parfois, un de ces modes peut être dominant et faire ressortir une situation où le taux de défaillance augmente avec l'âge. Cependant, les études effectuées à partir d'équipements en service ont permis de constater que pour un équipement complexe, après une période de démarrage, le niveau de fiabilité est plutôt stable avec le temps et l'âge a peu d'influence sur le niveau de fiabilité. Les cas où l'âge est important sont principalement pour des articles simples tels que roulements à billes, freins et autres pièces d'usure. Du point de vue maintenance préventive, le facteur important est de savoir si la réduction du niveau de résistance au bris peut être détectée grâce à une évidence physique. La réfection systématique d'équipements complexes selon une périodicité fixe doit donc se limiter à des composants qui ont démontré un ou plusieurs modes de défaillance qui augmentent avec l'âge. Pascal CLÉMENT 11 La maintenance basée sur la fiabilité 2. Une logique basée sur la sécurité La logique MBF est basée sur la sécurité. Pour définir un programme de maintenance initial, l'équipe d'analyse se pose une série de questions concernant les effets de la défaillance: Est-ce que l'apparition de la défaillance est évidente à l'équipage durant le cours normal des opérations? Est-ce que la défaillance cause la perte d'une fonction ou une avarie secondaire ayant des répercussions sur la sécurité opérationnelle de fonctionnement? La défaillance entraîne-t-elle des répercussions directes sur les capacités opérationnelles du bien dans son ensemble? Pascal CLÉMENT 12

7 La maintenance basée sur la fiabilité 3. Fiabilité intrinsèque Le rôle important des règles économiques dans la prise de décision avec la MBF est de clarifier la nature de la fiabilité intrinsèque des équipements. Cette dernière n'est pas la période de temps qu'un équipement va survivre sans défaillance. C'est plutôt le niveau de fiabilité obtenu lorsque l'équipement est entretenu avec un programme de maintenance préventive, un service et une lubrification adéquats. La maintenance n'a pas pour effet d'augmenter la fiabilité d'un objet mais de maintenir son niveau de fiabilité intrinsèque tel qu'établi par les paramètres de conception et d'opération. Pascal CLÉMENT 13 La maintenance basée sur la fiabilité LES TÂCHES Une tâche doit être applicable et efficace Applicables Une tâche de maintenance est applicable si elle peut être mise en oeuvre de façon pratique. 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. La mesure d'une fissure pour surveiller son évolution par rapport à un seuil toléré est efficace. Cependant, une inspection visuelle, par nature qualitative, ne permet généralement pas d'obtenir des renseignements contrôlables par rapport à une spécification, elle n'est donc pas efficace en MBF. Toutefois, le coût minimal de ces inspections peut en justifier le maintien. Pascal CLÉMENT 14

8 La maintenance basée sur la fiabilité Les type de tâches 1. Tâches périodiques suivant l état 2. Tâches de réfection systématique 3. Tâches de retrait préventif 4. Tâches de détection de défaillance Pascal CLÉMENT 15 La maintenance basée sur la fiabilité 1. Tâches périodiques suivant l état Des inspections périodiques sont programmées afin de détecter des défaillances potentielles: tâches suivant l'état ou contrôles de fonctionnement. Ces inspections déclenchent le retrait ou la réparation des composants qui ne rencontrent pas la norme. Ces tâches sont donc ciblées sur des modes de défaillance spécifiques et ne sont applicables que si une évidence physique de dégradation peut être constatée. Pascal CLÉMENT 16

9 La maintenance basée sur la fiabilité 2. Tâches de réfection systématique Une tâche de réfection systématique peut être considérée applicable seulement si les critères suivants sont rencontrés : Il doit y avoir un âge identifiable auquel l'article démontre une augmentation rapide de la probabilité de défaillance; Une grande proportion de la population doit survivre jusqu'à cet âge; Il doit être possible de restaurer le niveau de résistance d'origine par une réfection. Lors de la mise en service d'un équipement, il est donc important que les défaillances coûteuses soient identifiées et mises dans un programme d'évaluation de l'effet du vieillissement du matériel afin de découvrir le plutôt possible si des tâches de réfection systématiques sont judicieuses. «fleet leader», «opportunity samples», Pascal CLÉMENT 17 La maintenance basée sur la fiabilité 3. Tâches de retrait préventif Un retrait préventif avec mise au rebut est imposé seulement lorsque la sécurité est en jeu, il s'agit d'une défaillance critique. Des données de test doivent démontrer qu'aucune défaillance n'est probable en deçà d'une limite de vie sûre. Ce type de tâche est appelé : «safe-life limit». Il peut y avoir des retraits préventifs pour raisons économiques (limite de vie économique), dans ces cas les conditions suivantes sont présentes: l'article est sujet à une défaillance ayant un impact économique majeur mais sans conséquence sur la sécurité; il doit y avoir un âge identifiable auquel l'article démontre une augmentation rapide de la probabilité de défaillance; une grande proportion de la population doit survivre jusqu'à cet âge. Pascal CLÉMENT 18

10 La maintenance basée sur la fiabilité 4. Tâches de détection de défaillance Lorsqu'un équipement est sujet à des défaillances de fonctions cachées à l'opérateur, il faut prévoir des tâches de détection de défaillance afin d'assurer la disponibilité de la fonction. Par exemple, des équipements de protection d incendie. Ainsi de telles tâches sont nécessaires afin d'éviter des défaillances multiples qui auraient des conséquences désastreuses. Pascal CLÉMENT 19 La maintenance basée sur la fiabilité Les étapes définies MBF sont les suivantes : 1. Découper l'équipement en systèmes et sous-systèmes pour identifier les articles qui demanderont une analyse intensive; 2. Identifier les articles significatifs dont la défaillance a un impact sur la sécurité ou sur les coûts d'exploitation et toutes les fonctions cachées qui demandent une maintenance périodique; 3. Évaluer les besoins en maintenance de chaque article significatif et fonction cachée en fonction des conséquences des défaillances et choisir seulement les tâches qui rencontrent ces besoins; Pascal CLÉMENT 20

11 La maintenance basée sur la fiabilité Les étapes définies MBF sont les suivantes (suite) : 4. Identifier les articles pour lesquels aucune tâche n'est applicable et efficace afin de recommander des changements au design si la sécurité est touchée ou ne pas assigner de maintenance périodique tant qu'il n'y a pas d'information justifiant une action; 5. Choisir des intervalles initiaux conservateurs pour chacune des tâches et les regrouper en programmes rationnels pour les implanter; 6. Établir un programme d'évaluation de l'effet du vieillissement du matériel pour fournir l'information factuelle requise pour valider et réviser les programmes établis. Pascal CLÉMENT 21 Atelier Vrai ou faux 1. Une fonction cachée est une fonction dont la défaillance sera évidente durant le cours normal des opérations. 2. Pour les équipements complexes (avec beaucoup de modes de défaillance), après la période de rodage, l âge a peu d influence sur le niveau de fiabilité. 3. La fiabilité intrinsèque correspond au niveau de fiabilité obtenu lorsque l équipement est entretenu avec un programme de maintenance préventive. 4. Un programme d évaluation de l effet du vieillissement permet de déterminer la durée de vie utile de chacun des systèmes d un équipement. Pascal CLÉMENT 22

12 Atelier Vrai ou faux 5. Un retrait préventif d une pièce est toujours le résultat de considérations sur la sécurité des opérateurs. 6. Toute défaillance fonctionnelle a été une défaillance potentielle. 7. Si un système de l équipement n a aucun un impact sur la sécurité, ce système n a pas besoin de maintenance. Pascal CLÉMENT 23 Maintenance Productive Totale (TPM) La TPM est un système global de maintenance industrielle fondé sur le respect des facultés humaines et la volonté de participer de l ensemble du personnel qui vise à rentabiliser au maximum les installations. Elle se manifeste par une maintenance préventive doublée d un effort permanent de tous les agents de production pour améliorer les équipements en vue d augmenter la flexibilité, de réduire les manutentions et d accroître la production en flux continu. La TPM responsabilise tous les acteurs de production en ce qui à trait à la maintenance des équipements. La TPM vise à atteindre le zéro panne. Elle implique un décloisonnement des services en faisant participer le personnel de production aux tâches de maintenance. Lien utile: Pascal CLÉMENT 24

13 Maintenance Productive Totale (TPM) Le service de maintenance intervient comme un spécialiste pour des tâches complexes. Les opérateurs ont la responsabilité de leur machine. Il sont chargé des tâches de maintenance de 1 ier niveau : Nettoyage Lubrification Examen sommaire La motivation et la formation du personnel sont essentielles. Lien utile: Pascal CLÉMENT 25 Maintenance Productive Totale (TPM) La TPM fait participer des petits comités ayant pour objectif l amélioration de la maintenance : Comité de pilotage TPM Comité de maintenance productive Comité de maintenance autonome Comité d élimination des pertes Comité de progrès La motivation et la formation du personnel sont essentielles. Lien utile: Pascal CLÉMENT 26

14 Maintenance Productive Totale (TPM) OBJECTIFS de la TPM : Réduction du délai de mise au point des équipements Augmentation du Taux de Rendement Synthétique (TRS) Augmentation de la durée de vie des équipements Participation des utilisateurs à la maintenance Pratique de la maintenance préventive systématique et conditionnelle Augmentation de la disponibilité des équipements Meilleure maintenabilité des équipements Amélioration obtenue est mise en évidence par le TRS La motivation et la formation du personnel sont essentielles. Lien utile: Pascal CLÉMENT 27 Maintenance Productive Totale (TPM) PILIERS de la TPM : 1. Élimination systématiques des pertes 2. Maintenance autonome 3. Maintenance productive 4. Formation technique et opérationnelle 5. Maîtrise de la conception 6. Maîtrise de la qualité du produit 7. Performance dans les bureaux 8. Gestion de la sécurité La motivation et la formation du personnel sont essentielles. Lien utile: Pascal CLÉMENT 28

15 Maintenance Productive Totale (TPM) AVANTAGES de la TPM : Optimisation de la fiabilité de la disponibilité et des coûts Diminution des temps d arrêt Augmentation de la durée de vie des équipements Amélioration de la sécurité Meilleure connaissance des équipements Gestion d inventaire ISO 900X La motivation et la formation du personnel sont essentielles. Lien utile: Pascal CLÉMENT 29 Maintenance Productive Totale (TPM) ÉTAPES de la TPM : 1. Prise de décision par la direction d introduire la TPM 2. Campagne d information technique, séminaires, réunions 3. Mise en place d une structure de promotion 4. Diagnostic général des équipements 5. Établissement d un plan de travail général 6. Lancement des opérations prévues 7. Amélioration de la disponibilité de chaque machine retenue 8. Développement de la maintenance autonome 9. Optimisation économique du nouveau service de maintenance 10. Formation complémentaire des opérateurs 11. Adaptation du système de gestion de la conception des équipements 12. Définition de nouveaux objectifs La motivation et la formation du personnel sont essentielles. Pascal CLÉMENT 30

16 Maintenance Productive Totale (TPM) État d esprit: Toutes les fonctions doivent se sentir concernées par les performances du processus de maintenance Implique: Groupes de travail multifonctionnels, responsables des performances d une installation En pratique: Trop souvent limité à l implication du personnel de production L implication de l ensemble des fonctions est essentielle Pascal CLÉMENT 31 Coûts de maintenance Correctif Préventif Conditionel Dollars Hp / année Corre ctif Préve ntif Conditionnel Proa ctif Industrie en général Industrie d'avant-garde American Society for Quality Pascal CLÉMENT 32

17 Coûts de maintenance La panne sur cette machine a - t - elle une incidence importante sur la production ou sur la sécurité? non oui Le coût du bris est - il acceptable? non Est - il possible d utiliser des techniques de surveillance? oui non Entretien CORRECTIF Entretien PRÉVENTIF oui L utilisation de ces techniques est - elle rentable? non oui Entretien CONDITIONEL Pascal CLÉMENT 33 Coûts de maintenance La main-d œuvre Les pièces de rechange et les produits consommés (huile, graisse, etc.) L outillage et les équipements d entretien Les contrats d entretien avec des entreprises extérieures et les appels de sous-traitance Le coût de possession du stock de pièces de rechange (magasin, frais généraux,...) La formation Pascal CLÉMENT 34

18 Coûts d indisponibilité Coûts des arrêts de fabrication (défaillances) Plus chers que les dépenses d entretien Difficiles à évaluer, mais très importants Méthodes d évaluation: La marge bénéficiaire perdue, Les frais fixes non couverts, Les frais variables non réincorporés. Pascal CLÉMENT 35 Coûts Vs. Investissement Pascal CLÉMENT 36

19 Ratios - politiques de maintenance Coût des travaux sous - traités Coût de la maintenance Coût de maintenance préventive - Coût de la maintenance Coût des travaux lourds Coût de la maintenance Pascal CLÉMENT 37 Ratios - politiques de maintenance (2) Coût des moyens Coût de main d œuvre d intervention Coût de la documentation technique Coût de la maintenance Coût des consommés Coût des consommés + coût MO Coût du stock de maintenance Coûts des biens à maintenir Pascal CLÉMENT 38

20 Coût des défaillances Cd = Pp + Pm + Pa + Pe Cd: coût des défaillances Pp: pertes de production Pm: pertes de matières Pa: pertes d amortissement Pe: énergie consommée Pascal CLÉMENT 39 Coût du préventif Cp = (Cs + Ca)Ti + Co + Cm Cp: coût du préventif Cs: coût des salaires Ca: coût d amortissement Ti: temps d intervention Co: coût de stockage Cm: coût des pièces Pascal CLÉMENT 40

21 Taux de Rendement Synthétique (TRS) Définitions : T R : Temps Requis égal au temps nécessaire pour effectuer la tâche T F : Temps de Fonctionnement égal à la différence du Temps Requis T R et des pertes par arrêts (pannes, changements d outils, réglages) T N : Temps Net égale à la différence du Temps de Fonctionnement T F et des pertes par ralentissement (micro-arrêt, marche à vide, diminution d allure) T U : Temps Utile égale à la différence du Temps Net T N et des pertes par non-qualité Pascal CLÉMENT 41 Taux de Rendement Synthétique (TRS) Définitions des différents taux : Taux de qualité: T U / T N Ce taux représente les pertes engendrées par la mauvaise qualité. (Ex: Production / consommation, bonnes pièces / total pièces produites) Taux de performance: T N / T F Ce taux représente les pertes causées par un mauvais fonctionnement (micro-arrêt, marche à vide, diminution d allure) Taux brut de fonctionnement: T F / T R Ce taux représente la disponibilité pratique (Disponibilité opérationnelle) Taux de Rendement Synthétique: TRS est égal au quotient du temps utile sur le temps requis. C est le produit du taux de qualité par le taux de performance par le taux brut de fonctionnement. TU TU TN TF TRS = = T T T T R N F R Liens utiles: Pascal CLÉMENT 42

22 Taux de Rendement Synthétique (TRS) Le taux de rendement synthétique (ou TRS, en anglais OEE : Overall Equipment Effectiveness) est un indicateur destiné à suivre le taux d'utilisation de machines. Liens utiles: Pascal CLÉMENT 43 Taux de rendement global (TRG) Le TRG définit le taux de rendement global d un équipement, d un centre de charge ou d une usine en tenant compte de: La disponibilité le nombre d heures réellement travaillées pour produire par rapport au nombre d heures planifiées; L efficacité le nombre d unités produites pendant les heures productives par rapport à la capacité maximale spécifiée par le fabricant; La qualité le nombre d unités respectant les critères de qualité par rapport au nombre total d unités produites. Pascal CLÉMENT 44

23 Diagramme du TRG Temps Temps théorique théorique de de production production Temps Temps planifié planifiéde de production production Arrêts Arrêts Planifiés Planifiés Facteur Facteur de de planification planification (Pf) (Pf) Temps Temps brut brut d opération d opération Arrêts Arrêts Imprévus Imprévus Pannes de l équip. Réglages Facteur Facteur de de disponibilité disponibilité (A) (A) Temps Temps net net d opér. d opér. Pertes Pertes De De Perfor. Perfor. Attentes et arrêts min. Vitesse réduite Facteur Facteur de de Performance Performance (P) (P) Temps Temps Rentable Rentable D opération. D opération. Pertes Pertes De De Qualité Qualité Défauts de procédé Pertes au démarrage Facteur Facteur de de Qualité Qualité (Q) (Q) Pascal CLÉMENT 45 Calcul du TRG Pascal CLÉMENT 46

24 TRG Perte de performance Pascal CLÉMENT 47 Exemple de calcul du TRG Utilisation = Nb d hrsd planifiées 100 = 8,0 hrs 100 = 33 % Nb d hrsd totales 24 hrs Disponibilité = Nb d hrsd travaillées 100 = 7,5 hrs 100 = 94 % Nb d hrsd planifiées 8,0 hrs Efficacité Qualité = Nb d unitd unités s produites 100 = 250 un. 100 = 83 % Capacité maximale 300 un. = Nb de bons produits 100 = 196 un. 100 = 78 % Nb d unitd unités s produites 250 un. TRG (%) = % Disponibilité % Efficacité % Qualité = 94 % 83 % 78 % = 61 % Pascal CLÉMENT 48

25 Externalisation de la maintenance Objectifs principaux: Se recentrer sur le cœur du métier Réduire les coûts internes Compromis: Conservation du savoir faire interne sur les équipements sensibles Préservation de la confidentialité des processus Préservation de la complicité maintenance / exploitation Déresponsabilisation de l exploitant vis à vis des équipements Communication interdépartementale Efficacité et efficience quant aux prestations urgentes Pascal CLÉMENT 49 Externalisation de la maintenance Utilisations de la sous-traitance: Complète de la maintenance d une installation Complète de certains corps de métier Ponctuelle pour couvrir des pics de charge Pascal CLÉMENT 50

26 Externalisation de la maintenance Nature des contrats: Régie (sous-traitant payé à l heure) Forfait (sous-traitant payé à la tâche) Bordereau (sous-traitant payé à l unité d œuvre) Avec objectifs de résultats (bonus vs malus) Mixtes Processus normalisé: AFNOR X , -101, -102, -103 ISO Série 9000 Pascal CLÉMENT 51 Besoin de sous-traiter Sous-traitance de capacité La compétence est-elle présente dans l entreprise? Sous-traitance de compétence La compétence est-elle disponible? La compétence est-elle requise toute l année avec une charge constante? Pas besoin de sous-traiter Peut-on décaler des travaux non urgents? Coût complet de sous-traitance moindre que coût interne éventuel? Sous traitons et négocions un contrat Pas besoin de sous-traiter Coût soustraitance moindre que coût interne? Sous traitons et négocions un contrat Sous-traitons temporairement et développons notre capacité interne? Sous traitons et négocions un contrat Sous-traitons temporairement et développons notre capacité interne? Oui Non Réf: Management de la maintenance, Renaud CUIGNET, Dunod, Paris, 2007, ISBN Pascal CLÉMENT 52