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TECHNIQUES DE L’INGÉNIEUR
L’expertise technique et scientifique de référenceTechniques
de l'Ingénieur
p2645
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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite.
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  1. 1. ARTICLE TECHNIQUES DE L’INGÉNIEUR L’expertise technique et scientifique de référenceTechniques de l'Ingénieur p2645 Spectrométrie de masse - Principe et appareillage Date de publication : 12/09/2014 Par : Cet article fait partie de la base documentaire : Mesures - Analyses Dans le pack : Mesures - Analyses et dans l’univers : Technolgies de l’information Document délivré le : 23/06/2014 Pour le compte : 7200100403 - techniques ingenieur // marie LESAVRE // 217.109.84.129 Pour toute question : Service Relation clientèle - Techniques de l’Ingénieur 249 rue de Crimée - 75019 - Paris par mail infos.clients@teching.com ou au téléphone 00 33 (0) 1 53 35 20 20 Copyright © 2014 | Techniques de l’Ingénieur | tous droits réservés Guy BOUCHOUX Professeur à l’université Paris XI (Orsay), École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Michel SABLIER Chargé de recherches au CNRS, École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Guy BOUCHOUX Professeur à l’université Paris XI (Orsay), École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Michel SABLIER Chargé de recherches au CNRS, École Polytechnique, DCMR, Palaiseau Cet article peut être traduit dans la langue de votre choix. Accédez au service Traduction à la demande dans votre espace « Mon compte ». (Service sur devis) mt9310 Optimisation de la maintenance par la fiabilité (OMF) 10/10/2004 Antoine DESPUJOLS Ingénieur chercheur Division Recherche et Développement d'Électricité de France Enjeux techniques de la maintenance Maintenance Génie industriel 09/02/2015 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Copyright © 2015 Techniques de l'Ingénieur
  2. 2. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 1 Optimisation de la maintenance par la fiabilité (OMF) par Antoine DESPUJOLS Ingénieur chercheur Division Recherche et Développement d’Électricité de France La maintenance : un choix stratégique ous les équipements d’une installation industrielle sont soumis à des méca- nismes de dégradation dus aux conditions de fonctionnement et/ou d’envi- ronnement : usure, fatigue, vieillissement, altérations physico-chimiques diverses. Face aux défaillances qui en résultent, on peut se contenter de prati- quer une maintenance corrective, mais on n’évite pas ainsi les conséquences des pannes que l’on subit. Une attitude plus défensive consiste à mettre en œuvre une maintenance préventive destinée à limiter, voire à empêcher, ces défaillances, mais on court alors le risque de dépenses excessives et d’indis- ponibilités inutiles. Devant cette situation, le responsable de maintenance ne doit plus se contenter de surveiller et de réparer, il doit envisager des stratégies. Une part de son travail consiste à prévoir les événements et à évaluer les différentes alter- natives qui s’offrent à lui pour trouver la solution optimale, ou tout au moins pour s’en rapprocher. Les forces dont il dispose, limitées par ses moyens tech- niques et financiers, doivent être placées aux bons endroits. 1. Origine et applications de l’OMF......................................................... MT 9 310 - 2 1.1 Présentation de la méthode........................................................................ — 2 1.2 Différentes situations d’application de la méthode .................................. — 3 2. Définition et grands principes de la méthode ................................. — 3 2.1 Définition...................................................................................................... — 3 2.2 Principes de base......................................................................................... — 3 3. Description de la méthode.................................................................... — 4 3.1 Management de l’étude .............................................................................. — 4 3.2 Définition des objectifs de maintenance ................................................... — 5 3.3 Analyse fonctionnelle au niveau du système ........................................... — 5 3.4 Analyse du dysfonctionnement du système............................................. — 7 3.5 Analyse du retour d’expérience ................................................................. — 10 3.6 Analyse du dysfonctionnement des matériels.......................................... — 11 3.7 Sélection des tâches de maintenance........................................................ — 14 3.8 Regroupement des tâches et rédaction du programme de maintenance préventive .................................................................................................... — 17 4. Exemple d’application de la méthode à un système de refroidissement................................................................................... — 17 4.1 Description du système............................................................................... — 17 4.2 Analyse fonctionnelle du système de refroidissement ............................ — 18 4.3 Analyses de dysfonctionnement du système ........................................... — 18 4.4 Sélection des tâches de maintenance du système de refroidissement .. — 20 5. Conclusion ................................................................................................. — 21 Références bibliographiques ......................................................................... — 22 T Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  3. 3. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 2 ©Techniques de l’Ingénieur C’est dans ce contexte que la maintenance s’est dotée de méthodes qui considèrent à la fois, et plus ou moins, la technique et l’organisation. Les indus- tries de process ont généralement appliqué des démarches alliant une évalua- tion des risques, une analyse du retour d’expérience, et une logique de sélection de tâches de maintenance. L’Optimisation de la Maintenance par la Fiabilité (OMF) est le nom qui a été donné à la méthode mise en œuvre par EDF, et aujourd’hui utilisée par d’autres secteurs industriels, et que cet article se pro- pose de décrire. Nous commencerons par énoncer les grands principes de cette méthode et par en présenter une description générale. Puis, après avoir donné quelques indications sur le management d’une étude, nous examinerons chacune de ses étapes : — l’analyse fonctionnelle qui fournit des représentations du fonctionnement des systèmes étudiés ; — l’analyse de dysfonctionnement des systèmes qui permet d’identifier les modes de défaillance des matériels, ou des groupes de matériels, qui ont un rôle fonctionnel important et dont les défaillances sont jugées graves ; — l’analyse du retour d’expérience qui fournit des données essentielles pour établir les choix de maintenance ; — l’analyse de dysfonctionnement des matériels qui rassemble les informa- tions nécessaires à l’évaluation de la criticité des modes de défaillance ; — la sélection des tâches de maintenance qui conduit à proposer des tâches élémentaires justifiées pour couvrir les modes de défaillance significatifs et, après regroupement, à écrire le programme de maintenance préventive. Si cette méthode doit beaucoup au bon sens, on peut dire qu’elle lui apporte en retour : — un ensemble structuré de techniques simples d’analyse ; — des concepts de base (commentés dans le texte lorsqu’ils sont introduits) sur lesquels s’appuient les grands principes de la méthode. Enfin, on notera que la mise en œuvre de cette méthode contribue à l’évolu- tion de la culture de maintenance par l’approche fonctionnelle qu’elle introduit et par un élargissement de l’implication du personnel de l’entreprise. 1. Origine et applications de l’OMF 1.1 Présentation de la méthode C’est le secteur aéronautique qui a été précurseur en élaborant la méthode MSG (Maintenance Steering Group ) à la fin des années 1960 pour définir les programmes de maintenance préventive des avions. Elle est à l’origine de la RCM (Reliability Centered Maintenance ) développée aux États-Unis pour l’aviation militaire, puis reprise et adaptée par les exploitants de centrales nucléaires. Une norme de la CEI [1] en a repris les principes sous l’appellation francisée de MBF (Maintenance Basée sur la Fiabilité) pour en assu- rer une large diffusion à l’ensemble des secteurs industriels. Pour une présentation générale de ces méthodes et de leur historique, on pourra se reporter à l’article « Méthodes d’optimisation des stra- tégies de maintenance » [MT 9 042]. C’est en 1990 que, sur la base du MSG et de la RCM, EDF a commencé à développer la méthode d’optimisation de la mainte- nance par la fiabilité (OMF) pour réviser la maintenance préventive de ses centrales. Les premières études pilotes ont eu des résultats encourageants en montrant la faisabilité et les avantages de cette méthode. Elles ont donc conduit à prendre la décision de l’appliquer sur une grande échelle à l’ensemble des installations. Ensuite, l’analyse de nombreux systèmes a permis de démontrer l’intérêt économique de ces études. La méthode n’est pas restée cantonnée au nucléaire et, après avoir subi diverses adaptations, elle a été appliquée aux lignes de transport d’électricité et aux turbines à gaz. Puis la démarche a été complétée pour y inclure une analyse des matériels « passifs » tels que les tuyauteries et les supportages. Cette approche qui tient compte des particularités de ce type de matériel est appelée « OMF-structures ». L’intérêt suscité par ces développements a fait tache d’huile et la méthode a été à nouveau adaptée pour être appliquée aux centrales conventionnelles, aux micro-turbines à combustion, aux éoliennes, aux aménagements hydrauliques, aux systèmes de compression d’air, etc. Enfin, les principes de l’OMF ont été utilisés pour consi- dérer la maintenance et le soutien logistique dans la phase de conception des futurs réacteurs nucléaires. Les résultats de ces travaux sont devenus des recueils d’infor- mations qui peuvent servir à alimenter de nouvelles études comme par exemple la définition des stocks de pièces de rechange, les effets sur la maintenance de nouveaux modes d’exploitation, la prévision de la durée d’exploitation de matériels ou de systèmes, etc. Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  4. 4. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 3 1.2 Différentes situations d’application de la méthode En observant les différentes études qui ont été réalisées, on peut constater que la méthode OMF a été utilisée et adaptée pour être appliquée à différentes situations : ● Pour faire évoluer les programmes de maintenance préventive existants. Elle permet de réexaminer en profondeur les actions de maintenance en s’appuyant sur une approche rationnelle et formali- sée qui tient compte d’un retour d’expérience. ● Pour déterminer le programme de maintenance initial pour une installation nouvelle. On peut ainsi ajuster les préconisations des constructeurs aux conditions d’utilisation en considérant les conséquences des défaillances. ● Pour redéfinir la maintenance préventive d’une installation à la suite de modifications significatives des conditions d’exploitation. ● Pour déterminer le programme de maintenance dès la phase de conception. 2. Définition et grands principes de la méthode 2.1 Définition Il faut dire sans la dévaluer que la méthode s’applique avant tout à organiser le bon sens. Sa principale originalité est de ne pas se limiter à la seule vision du matériel, souvent propre au personnel de maintenance, mais de tenir compte des conséquences des défaillances en introduisant une vision fonctionnelle qui est propre au personnel de conduite. Le « zéro panne » de la TPM (Total Pro- ductive Maintenance ) qui vise à motiver le personnel d’exploitation est remplacé par un « zéro conséquence significative » qui exige du personnel de maintenance une analyse des effets et une évaluation de leurs gravités. 2.2 Principes de base La fiabilité des matériels quelquefois vue comme un objectif est reléguée au rang d’indicateur. Ce n’est plus la fiabilité maximale qui importe mais le meilleur compromis entre la disponibilité, les coûts et la qualité du produit ou du service rendu, sous respect des contraintes : sécurité des personnes, environnement, etc. L’objectif n’est pas de rendre le plus fiable possible le matériel dont on a la responsabilité. L’idée maîtresse de l’OMF consiste précisément à changer ce point de vue qui est la tendance naturelle d’activités trop parcellisées. Il faut chercher à porter un regard glo- bal pour améliorer les objectifs d’ensemble quitte à laisser dans certains cas une place plus grande à la maintenance corrective. Il peut parfois être plus raisonnable d’attendre la défaillance que de chercher à l’éviter. Il est donc important de classer les défaillances selon le niveau d’inquiétude qu’elles suscitent, allant de « l’accep- table, faute de mieux » jusqu’à l’insupportable, en passant par « l’éventuellement et l’exceptionnellement tolérable ». L’OMF est une démarche rationnelle qui vise à limiter au mieux les conséquences sur l’installation, de défaillances dont les origines sont matérielles. Elle permet de déterminer : — où des actions préventives sont nécessaires (sur quels maté- riels) ; — quelles sont les actions à effectuer ; — quand (avec quelle fréquence) on doit les réaliser. Pour cela, elle propose trois grandes phases (figure 2). • Une phase d’analyse du retour d’expérience qui consiste à rechercher ce qui s’est passé sur les matériels (en termes de fiabilité, de disponibilité et de coûts), et ce qui a été fait comme actes de maintenance ou comme modifications. • Une phase d’évaluation des risques qui consiste à envisager les événements graves qui pourraient se passer (le possible), et qui met en œuvre les techniques d’analyse du fonctionnement et du dys- fonctionnement. Ce travail, qui se rapproche de celui du concepteur, est ensuite complété par une prise en compte de l’historique de maintenance plus proche de la vision de l’exploitant. Le possible et l’observé permettent d’envisager le probable. C’est pour prévenir les défaillances qui présentent une gravité et qui ont des chances de se produire qu’il faudra envisager d’effectuer des tâches de main- tenance préventive. • Une phase d’optimisation de la maintenance qui détermine les tâches à effectuer et leur fréquence en envisageant éventuellement des améliorations ou des modifications. Cela a par exemple été le cas pour les centrales nucléaires où les objectifs étaient : — de réduire les coûts ; — de maîtriser la disponibilité ; — de maintenir la sûreté à un niveau élevé. Ce cas a notamment été rencontré sur des turbines à combustion de forte puissance, sur des microturbines de production autonome d’éner- gie, et sur des éoliennes. Les centrales thermiques à charbon et au fioul constituent une bonne illustration de cette situation. Cette utilisation, qui se situe dans le cadre plus large de l’intégration du soutien logistique, a été rencontrée dans le projet de développe- ment des réacteurs nucléaires futurs avec pour objectif de limiter la durée des grands arrêts, les coûts d’exploitation et l’exposition du per- sonnel aux radiations. On peut tenter de définir l’OMF (figure 1) en disant qu’il s’agit d’une méthode d’aide à la décision pour élaborer le programme de maintenance préventive d’une installation en respectant des contraintes et en optimisant des critères. Les critères sont généralement : la disponibilité, la qualité du produit ou du service rendu et les coûts d’exploitation. Parmi les contraintes, on trouve notamment la sécurité des personnes et la préservation de l’environnement. Figure 1 – Définition de l’OMF Programme de maintenance préventive Contraintes à respecter Sûreté, environnement, sécurité des personnes, disponibilité, coûts, qualité Critères à optimiser OMF : méthode d'aide à la décision Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  5. 5. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 4 ©Techniques de l’Ingénieur 3. Description de la méthode Le tableau 1 présente les étapes de la méthode OMF qui vont être détaillées dans les paragraphes suivants. (0) 3.1 Management de l’étude 3.1.1 Choix du sujet d’étude La partie de l’installation qui est le sujet de l’étude peut être un ensemble de systèmes (par exemple une unité de production de vapeur), un système ou un sous-système (par exemple un système de compression d’air), un gros matériel (un moteur Diesel ou une motopompe). Pour s’assurer le meilleur rapport entre les résultats obtenus et le coût de l’étude, il est nécessaire de choisir convena- blement le sujet. Un premier tri s’impose dès le départ et une hié- rarchisation des sujets possibles permettra d’aborder en priorité les études les plus prometteuses. Pour cela, il convient de considérer les différents aspects suivants : • Les conséquences que les défaillances peuvent avoir sur les enjeux considérés. On pourra ainsi proposer de noter les systèmes en fonction des conséquences qu’ils peuvent avoir sur la disponibilité, les coûts, la qualité, etc. • Les améliorations potentielles qui peuvent être apportées au programme de maintenance existant. Par exemple, il n’est peut-être pas pertinent d’engager l’analyse d’un programme qui vient tout juste d’être révisé. • L’évolution du nombre de défaillances et de dégradations constatées à travers le retour d’expérience. Si ce nombre augmente (ou diminue) significativement, c’est le signe de gains potentiels importants. • Les changements de mode d’exploitation qui peuvent affecter les mécanismes de dégradation et les risques de défaillance. Le programme de maintenance doit dans ce cas être remanié et la mise en œuvre de la méthode OMF sera profitable. Mieux vaut classer les systèmes et s’attaquer d’abord à ceux dont les performances sont les plus sensibles aux actions de main- tenance. D’autant plus que l’expérience montre que la première étude que l’on réalise prend plus de temps que les suivantes, et que l’on attend généralement d’une étude pilote qu’elle prouve l’intérêt de la méthode. 3.1.2 Constitution du groupe de travail Une étude OMF est le travail d’une équipe qui doit être constituée de manière à rassembler des compétences et des points de vue dif- férents. C’est leur confrontation qui permet de faire progresser la stratégie et d’aboutir à un programme de maintenance équilibré (ni « sous-maintenance », ni « sur-maintenance »). L’équipe doit comprendre en particulier des personnels de pro- duction (conduite), des personnels du service maintenance (prépa- rateurs, ingénieurs) et des autres services techniques (logistique, chimie...) qui apporteront des connaissances nécessaires. Elle doit également impliquer des responsables du management et des per- sonnes de l’entreprise qui peuvent apporter une vision globale et mettre l’accent sur les aspects économiques. Il est bien entendu nécessaire de nommer un chef de projet, éven- tuellement assisté d’un animateur connaissant bien la méthode et les concepts de maintenance. Pour les premières études, il peut par- fois être opportun de faire appel à une aide extérieure pour assurer une formation, l’animation du groupe de travail, ainsi qu’une vali- dation de la conformité de la démarche suivie avec les principes de la méthode. La figure 3 illustre les regroupements de compétences. L’équipe doit être à géométrie variable, certaines tâches étant menées par des sous-groupes qui peuvent rester pour partie extérieurs à l’équipe OMF. Il faut insister sur le fait que la réussite d’une étude, c’est-à-dire la mise en œuvre de ses recommandations sur le terrain, et l’accroissement des performances qui en résultent, passe par l’implication du personnel qui exploite l’installation. Les études entièrement sous-traitées ne donnent généralement pas de résul- tats satisfaisants. Figure 2 – Les grandes phases de l’OMF Tableau 1 – Les étapes de la méthode OMF Étapes Résultats Choix du sujet d’étude Constitution d’un groupe de travail Organisation de l’étude Sujet d’étude Groupe de travail Programme de travail Analyse fonctionnelle de l’installation et définition des objectifs de maintenance Modes de défaillance de l’installation Gravités des modes Analyse fonctionnelle du système Découpage fonctionnel et découpage matériel Analyse du dysfonctionnement du système Modes de défaillance fonctionnels graves Matériels ou groupements de matériels à étudier Analyse du retour d’expérience Fréquences de défaillance et de dégradation Analyse du dysfonctionnement des matériels Causes de défaillance des matériels et modes de défaillance significatifs Sélection des tâches de maintenance Tâches de maintenance élémentaires Regroupement des tâches Programme de maintenance préventive Ce qui se passerait si .. (le possible) Évaluation des risques Analyse du retour d'expérience Ce qui s'est passé (le sûr) Ce qui a des "chances" de se passer (le probable) Ce que l'on peut faire pour l'éviter (le nécessaire) Optimisation de la maintenance Exemple : l’étude de la chaudière d’une tranche thermique à charbon se justifie par le fait qu’elle est en moyenne responsable de la moitié des indisponibilités de l’installation. Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  6. 6. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 5 3.1.3 Organisation de l’étude La première tâche du chef de projet sera de mettre en place une organisation pour : — assurer une formation à la méthode des membres de l’équipe de travail ; — planifier et organiser des réunions de travail et de validation. Il est souhaitable que la fréquence de ces réunions soit suffisam- ment élevée pour obtenir une bonne dynamique et conserver la motivation des participants ; — rechercher la documentation nécessaire (dossiers de fonc- tionnement des systèmes, guides d’exploitation et de maintenance des matériels, consignes accidentelles, essais périodiques, etc.) ; — identifier les sources de retour d’expérience disponibles loca- lement (historique de maintenance, rapports d’expertises, fichiers des événements, experts pour obtenir des données qualitatives et valider des informations) et éventuellement à l’extérieur du site ou de l’entreprise. 3.2 Définition des objectifs de maintenance Pour pouvoir définir les objectifs de maintenance, il faut com- mencer par lister les missions principales de l’installation considérée (l’usine, le processus...). Les techniques évoquées au paragraphe 3.3 permettront d’effectuer ce travail. Cette première analyse au niveau global permet également de recenser les diffé- rentes phases de fonctionnement (ex : démarrage, fonctionnements normaux selon les situations, attente, arrêt...) ainsi que les modes de défaillance redoutés dans chacune d’entre elles (ex : refus de démarrage, démarrage intempestif, arrêt intempestif de la produc- tion, perte de rendement, etc.). De manière à pouvoir attribuer une gravité à chacun des modes de défaillance obtenus au niveau de l’installation, il faut hiérarchiser les fonctions et l’importance apportée à chaque objectif poursuivi. Ceux-ci sont précisés par le groupe de travail à partir des objectifs généraux qui sont : — assurer la disponibilité ; — garantir la sûreté ; — minimiser les coûts d’exploitation ; — préserver le patrimoine ; — assurer la qualité des produits et des services ; — garantir la sécurité des personnes ; — préserver l’environnement. On peut ensuite préciser ces objectifs selon l’installation étudiée. On fera de même pour les coûts (coûts de maintenance, perte de rendement), la qualité, etc. Certaines de ces caractéristiques vont bien entendu s’avérer anta- gonistes. On commencera donc par déterminer celles dont il faut se préoccuper en priorité, celles qui interviennent comme des contraintes incontournables et qui ne doivent pas être dégradées, et celles pour lesquelles on peut tolérer une dégradation. Cette hié- rarchisation est effectuée par l’équipe de travail qui doit inclure des responsables ayant une vision globale de la politique poursuivie et de sa traduction en objectifs. Cette réflexion se concrétise par l’attribution d’une gravité à chaque mode de défaillance de l’installation. Cette gravité est en quelque sorte une appréciation des conséquences de l’apparition d’un mode de défaillance. On peut ainsi considérer par exemple les gravités suivantes : grave pour la disponibilité au démarrage, grave pour la production, grave pour les coûts, grave pour la qualité..., auxquelles il faut ajou- ter les gravités relatives aux contraintes : grave pour la sécurité des personnes, grave pour l’environnement, grave pour la sûreté... Ces gravités peuvent être graduées en fonction des effets des défaillances (ex : indisponibilité supérieure à une heure, supérieure à un jour..., risques de blessures entraînant un arrêt de travail, ris- que d’accident mortel ), ce qui permettra par la suite une hiérarchi- sation plus fine des modes de défaillance. Il convient par ailleurs d’établir une pondération, quantitative ou non, entre gravités. À conséquence économique égale, apporte-t-on, par exemple, la même importance à la gravité pour la production et à la gravité pour les coûts ? L’indisponibilité pouvant éventuellement causer une insatisfaction du client en plus d’une perte financière, ce qui peut en alourdir les conséquences. 3.3 Analyse fonctionnelle au niveau du système 3.3.1 Décomposition fonctionnelle Pour pouvoir étudier les dysfonctionnements possibles d’un sys- tème, il est clair qu’il faut d’abord comprendre comment il fonc- tionne durant ses différentes phases de fonctionnement normal. Par ailleurs, la partie de l’installation que l’on a choisie d’étudier pour les raisons évoquées au paragraphe 3.1.1 doit être délimitée. Si ce n’est pas déjà fait, il faut commencer par la découper en systèmes et déterminer les limites matérielles de chacun. C’est ce que permet l’analyse fonctionnelle. Elle va servir à comprendre comment les fonctions des systèmes sont réalisées et à découper l’installation selon une logique fonctionnelle. Cette analyse repose sur une démarche déductive proche de celle du concepteur. Elle consiste à découper de plus en plus fine- ment les fonctions en partant de celles de l’installation pour parve- nir aux fonctions plus élémentaires remplies par les matériels. En effet, ce sont les fonctions du « haut » (au niveau de l’installation) qui définissent les enjeux, et c’est sur celles du « bas » (au niveau des matériels) que l’on effectue les interventions de maintenance. L’analyse fait le lien entre le « haut » et le « bas », en allant du « haut » vers le « bas ». Plusieurs techniques sont utilisables sachant que l’on part d’une installation existante, connue et documentée, et non de la feuille blanche d’un concepteur. On peut proposer une méthode basée sur Figure 3 – Organisation en groupes de travail Groupe 1 Management Direction Service Maintenance Service Production Service Économique Responsables de la qualité Service après vente + aide extérieure éventuelle Définition des objectifs Choix du sujet d'étude Organisation Analyses Synthèse de l'étude Retour d'expérience Validation Groupe 2 Équipe OMF Groupe 3 Experts matériels Si l’on prend l’exemple d’une centrale électrique, on peut distin- guer pour la disponibilité : — sa capacité à répondre à l’appel (disponibilité à la sollicitation) ; — sa capacité à fournir la puissance active demandée pendant une période donnée (disponibilité en fonctionnement vis-à-vis de la fourni- ture d’énergie active). Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  7. 7. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 6 ©Techniques de l’Ingénieur les flux, utile pour comprendre le fonctionnement global de l’ins- tallation, ou découper les systèmes en utilisant une méthode arbo- rescente comme la méthode FAST (Functional Analysis System Technique ). ● L’analyse par les flux consiste à représenter les transformations qui sont réalisées sur les flux de matière, d’énergie et d’information. Ces transformations permettent de délimiter les systèmes et d’iden- tifier leurs fonctions essentielles. ● Cette méthode, en restant proche de la physique des systèmes, est utile à la compréhension du fonctionnement. Elle peut s’avérer cependant difficile à utiliser pour traiter ensuite l’ensemble des sys- tèmes. On peut alors mettre en œuvre une analyse de type FAST qui permet d’obtenir un découpage arborescent. Elle consiste pour cha- que fonction à répondre à la question : « Comment est-elle réalisée ? Quelles sont les sous-fonctions utilisées ? ». En partant des fonctions qui sont la raison d’être du système, on descend, avec un niveau de détail croissant, vers les fonctions plus élémentaires qui résultent des choix technologiques faits par le concepteur. On réalise ainsi des « arbres fonctionnels » qui constituent un modèle de fonctionnement du système (chaque phase de fonctionnement du système peut donner lieu à une ana- lyse fonctionnelle). Cette étape d’analyse fonctionnelle consiste en quelque sorte à reformuler les informations que l’on peut extraire des schémas mécaniques et des documents descriptifs du fonctionnement. Son premier intérêt est de permettre une recherche rationnelle et assez exhaustive des fonctions élémentaires au degré de finesse sou- haité. Elle assure de ce fait une bonne traçabilité à l’étude. Un deuxième intérêt non négligeable est qu’elle aide le groupe de tra- vail à bien comprendre le fonctionnement du système étudié et qu’elle donne ainsi une culture commune à tous les participants. L’expérience montre qu’elle est utile pour lancer l’animation d’un groupe, et pour intéresser et faire participer les membres de l’équipe de travail. Lorsque ces derniers ont une bonne connaissance du fonction- nement, l’étape peut être raccourcie et se limiter à lister les fonc- tions importantes. Une méthode d’analyse telle que la méthode APTE® (APplication des Techniques d’Entreprises, méthode dépo- Exemple : la figure 4 montre la décomposition fonctionnelle d’une partie du système « chaudière » d’une centrale thermique au charbon. Figure 4 – Schéma des flux d’une chaudière Vapeur de ramonage Eau alimentaire Réactifs Eau Eau désurchauffée Purges + Échantillons Eau Vapeur Vapeur + Eau Gaz + Cendres volantes Gaz + Cendres volantes + Rayonnement Vapeur surchauffée Réchauffer l'eau Séparer l'eau et la vapeur et alimenter les écrans Vaporiser l'eau Surchauffer la vapeur Exemple : la figure 5 présente une analyse FAST appliquée à un circuit de graissage d’un moteur Diesel. Figure 5 – Exemple d’analyse fonctionnelle FAST Réserve d'huile du moteur Circuit de graissage Dispositif de pompage d'huile Circuit d'alimentation d'huile Dispositif de recyclage et de conditionnement de l'huile POURQUOI ? COMMENT ? Contrôler le DP du filtre 10 µm Filtrer l'huile dérivée vers le châssis cuvette Filtrer à 10 µm Réguler la température Contrôler la température Contrôler la qualité de l'huile Assurer la lubrification du moteur en fonctionnement Disposer d'une réserve d'huile dans le moteur Maintenir les niveaux Réguler la pression dans le carter tout en assurant la lubrification des guides de soupapes d'admission Stocker l'huile Assurer le débit et la pression d'huile Alimenter les circuits de graissage du moteur Assurer la qualité du lubrifiant Contrôler la pression Limiter la pression Générer le débit Éviter le retour vers le circuit de prégraissage Acheminer vers le moteur Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  8. 8. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 7 sée à utilisation réservée) peut parfaitement convenir dans cette situation. Elle consiste à lister les fonctions en répondant aux ques- tions suivantes : — à quoi sert le système ? — sur quoi agit-il ? — à qui rend-il service ? 3.3.2 Décomposition matérielle La maintenance sert à maintenir ou à rétablir une fonction requise en agissant sur un matériel. Ce qui peut avoir des conséquences graves, c’est la perte d’une fonction, mais c’est la défaillance d’un matériel qui sera observée et consignée dans le retour d’expérience. Il est donc nécessaire d’associer aux fonctions de l’arbre fonctionnel les matériels qui les assurent. Les premières étapes d’une analyse OMF servent à trier les maté- riels (ou plus précisément leurs modes de défaillance) en analysant les fonctions auxquelles ils participent de manière à ne retenir que ceux qui feront l’objet d’interventions de maintenance préventive. Elle consiste, d’une certaine manière, à passer le système dans dif- férents tamis. La réalisation d’un schéma simplifié peut constituer le premier de ces tamis en permettant d’éliminer d’emblée certains matériels secondaires et de réduire un peu le volume de l’étude. En partant du schéma mécanique, une première simplification consiste à laisser de côté les matériels qui ne sont pas indispen- sables au fonctionnement normal du système et dont les défai- llances n’ont donc pas de conséquences graves. On pourra ainsi exclure : — les actionneurs non automatiques et non commandés à dis- tance. C’est le cas de toute la robinetterie à commande manuelle (seule leur fonction de confinement est considérée avec les tuyau- teries) ; — les capteurs avec indicateurs locaux qui ne sont ni retransmis aux opérateurs de conduite, ni pris en compte par le contrôle commande. On obtient ainsi un schéma simplifié sur lequel apparaissent des matériels, ou des groupements de matériels qui remplissent des fonctions élémentaires importantes. Ces matériels peuvent à leur tour être décomposés de manière à faire apparaître leurs composants qui peuvent être la cause de défaillances et sur lesquels porteront les tâches de maintenance préconisées. Cette décomposition doit être limitée pour éviter par la suite un travail d’analyse inutile et fastidieux. La règle à utiliser ici est le bon sens. Il n’est pas utile de décomposer un équipement si l’acte de maintenance consiste à le remplacer. Par contre, il peut être néces- saire de le faire si des tâches de maintenance s’appliquent à ses composants. Il peut être très utile d’établir une décomposition générique des matériels qui sera réutilisable ensuite pour différentes études OMF. Elle fait gagner du temps, assure une cohérence et réduit les risques d’oublis. Pour chaque type de matériel, ce document doit indiquer : • Les fonctions génériques • Les modes de défaillance génériques de ces fonctions • Les origines des défaillances (les composants et leurs mala- dies). Les matériels décrits doivent être « enveloppes » pour une tech- nologie (clapet à battant, clapet à soupape...). Pour un matériel par- ticulier, il se peut que certains modes de défaillance soient sans objet, par contre tous les modes qui concernent ce matériel devront se trouver dans la liste générique. 3.4 Analyse du dysfonctionnement du système La méthode OMF prévoit de traiter les dysfonctionnements en deux étapes : • Une première qui considère les défaillances des fonctions importantes pour le système étudié et qui sont remplies par des groupements de matériels ou par des matériels principaux. • Une seconde qui consiste à analyser les matériels plus élémen- taires constitutifs des groupements précédents. Celle-ci sera traitée au paragraphe 3.6. Cependant, lorsqu’on a affaire à des systèmes peu complexes, composés de matériels qui ne nécessitent pas d’être étudiés par morceaux, on pourra éventuellement simplifier l’étude et confondre ces deux niveaux d’analyse. Ce choix est laissé à l’équipe de travail qui, selon les enjeux, doit considérer le temps qui peut être consacré à l’étude, la traçabilité des résultats, la précision, et la complétude désirée. L’analyse du dysfonctionnement des fonctions importantes du système peut s’effectuer en utilisant les différentes techniques suivantes : — des tableaux d’analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE) par fonctions principales du système ; — des arbres de défaillance par phase de fonctionnement et par mode de défaillance du système ; — un tableau de gravité des modes de défaillance. 3.4.1 Concepts utilisés dans les analyses de dysfonctionnement ■ Défaillance et panne La norme EN 13306 [2] définit la défaillance comme la « cessation de l’aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise. Note 1 - Après défaillance d’une entité, cette entité est en état de panne. Exemple : la figure 6 montre la décomposition matérielle d’une motopompe électrique. Figure 6 – Exemple de décomposition matérielle Motopompe électrique Moteur électrique Circuit de refroidissement Accouplement Pompe ... Arbre Dispositif de pivotement Corps ... Paliers Support des paliers Butée ... Exemple : un clapet anti-retour a pour fonctions d’interdire la circu- lation du fluide dans un sens et de confiner le fluide) ; Exemple : pour un clapet anti-retour on craint la fuite interne, la fuite externe, la non ouverture, la non fermeture) ; Exemple : on envisagera les conséquences de la perte du pom- page d’un ensemble de motopompes en redondance. Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  9. 9. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 8 ©Techniques de l’Ingénieur Note 2 - Une défaillance est un passage d’un état à un autre, par opposition à une panne qui est un état. » Il est plus important qu’il n’y paraît de distinguer les notions de défaillance et de panne. La défaillance étant un événement, on peut considérer que, mis à part le cas de causes de mode commun, comme par exemple la perte d’alimentation électrique, on peut considérer que l’on ne peut pas se trouver dans une situation de défaillances simultanées. On pourra par ailleurs faire l’hypothèse que, si les pannes détectées sont réparées, et que les temps de répa- ration sont suffisamment courts, la probabilité de se trouver en situation de double panne est suffisamment faible pour que l’on ne cherche pas à l’éviter au moyen de tâches de maintenance. L’inverse conduirait en effet à une inflation des volumes de maintenance pré- ventive. Ces situations devront cependant être prises en compte par les études de sûreté de fonctionnement. Nous devrons par contre considérer par la suite le cas des pannes cachées qui ne satisfont pas à l’hypothèse ci-dessus ; ce sera l’objet du paragraphe 3.6.4. Les concepts de défaillance et de panne sont binaires, ce qui est insuffisant pour l’analyse. Il faut préciser comment cette défaillance se manifeste, d’où la nécessité de parler de mode de défaillance (ou de panne). ■ Mode de défaillance (ou mode de panne) La norme définit le mode de défaillance comme la « façon par laquelle est constatée l’incapacité d’un bien à remplir une fonction requise ». Il est possible de déterminer ces modes d’une manière générique en remarquant qu’il peut arriver à une fonction les six événements malheureux suivants (figure 7) : • Cas 1 : on peut perdre totalement la fonction alors qu’on lui demande d’être en service (arrêt intempestif). • Cas 2 : on peut perdre partiellement la fonction alors qu’on lui demande d’être en service (perte de caractéristiques). • Cas 3 : la fonction peut rester en service lorsqu’on désire la mettre hors service (non-arrêt). • Cas 4 : la fonction peut se mettre totalement en service alors qu’on lui demande d’être hors service (démarrage intempestif). • Cas 5 : la fonction peut se mettre partiellement en service alors qu’on lui demande d’être hors service (perte de caractéristiques). • Cas 6 : la fonction peut rester hors service lorsqu’on désire la mettre en service (non-démarrage). Nota : il est inutile de considérer les cas où la mise en service (ou hors service) se fait partiellement au moment où l’on désire changer d’état requis. En effet, ces cas sont des sol- licitations et leurs résultats peuvent être considérés comme binaires : ou ça démarre (ou ça s’arrête), ou ça ne démarre pas (ou ça ne s’arrête pas). On peut ainsi utiliser ce moyen pour déterminer les modes de défaillance d’un matériel, en les renommant éventuellement pour leur donner un libellé mieux adapté. On notera cependant que certains de ces modes peuvent ne pas avoir de sens ou être impos- sibles (ex : non-arrêt de la fonction confinement d’une tuyauterie ). Il est utile d’établir une fois pour toutes la liste générique des modes de défaillance des matériels que l’on rencontre sur son ins- tallation. La notion de mode de défaillance s’applique aussi bien à un maté- riel (ex : un robinet), un circuit (ex : circuit de pompage), un système (ex : système d’alimentation en combustible), une installation (ex : une usine). À chaque niveau, ces modes de défaillance peuvent pro- voquer l’apparition de modes à un niveau supérieur (figure 8). ■ Cause et effet de défaillance On appellera effet le mode de défaillance provoqué à un niveau supérieur à celui considéré. En particulier, lorsqu’on se place au niveau d’un matériel, on parlera d’effet sur le système ou d’effet sur l’installation. La cause de défaillance traduit l’ensemble des circonstances qui ont entraîné une défaillance. Ainsi, un mode de défaillance d’un niveau inférieur au mode considéré peut être une cause de ce mode. Une cause est cependant une notion plus large puisqu’elle est la raison de la défaillance et peut être liée à la conception, à la fabrica- tion, à l’utilisation, à la maintenance, etc. La cause matérielle de défaillance se traduit en général par une maladie (ou mécanisme de défaillance, selon la norme) sur un composant (ou l’une de ses par- ties). Il est important d’identifier ces causes matérielles qui permet- tront souvent de déterminer les tâches de maintenance efficaces. Exemple : une motopompe peut être défaillante de différentes manières : elle peut refuser de démarrer, s’arrêter intempestivement, refuser de s’arrêter, etc. Figure 7 – Modes de défaillance génériques État requis 1 Arrêt intempestif Fonction en service Fonction hors service Fonction en service Fonction hors service Plage acceptable État requis État de la fonction 2 Perte de caractéristiques 3 Non-arrêt 4 Démarrage intempestif 5 Perte de caractéristiques 6 Non-démarrage (défaillance à la sollicitation) Pour illustrer ces principes, nous pouvons prendre l’exemple d’un robinet de sectionnement à commande électrique. Ce matériel a pour fonctions : — de sectionner un fluide (fonction en service) ou de laisser passer le fluide (fonction hors service) ; — de confiner le fluide (puisque le corps du robinet remplace un tronçon de tuyauterie). Pour la première fonction, on peut rencontrer : — un arrêt intempestif de la fonction qu’on peut libeller « ouverture intempestive » (cas 1) ; — une perte de caractéristiques de la fonction lorsqu’elle est en service qu’on peut libeller « fuite interne » (cas 2) ; — un non-arrêt de la fonction qu’on peut libeller « non-ouverture » (cas 3) ; — un démarrage intempestif de la fonction qu’on peut libeller « fermeture intempestive » (cas 4) ; — une perte de caractéristiques de la fonction lorsqu’elle est hors service (par exemple une obstruction partielle) qu’on peut libeller « perte de caractéristiques hydrauliques » (cas 5) ; — un non-démarrage de la fonction qu’on peut libeller « non- fermeture » (cas 6). Pour la fonction de confinement, les cas 3, 4, 5 et 6 sont sans intérêt puisque cette fonction est toujours requise. Le cas 1, qui est celui où la fonction est totalement hors service (non-confinement), correspond à la « brèche ». Dans cette situation, non seulement il n’y a plus de confinement, ce qui a un impact sur l’environnement, mais le débit dans le circuit n’est pas assuré, ce qui peut conduire à d’autres conséquences graves. La perte partielle de la fonction de confinement (cas 2) correspond à la petite fuite qui n’altère pas sensiblement le débit et n’a que des effets sur l’environnement. Ces deux cas, qui ont des conséquences différentes, sont à distinguer. Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  10. 10. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 9 ■ Gravité de la défaillance La gravité d’un mode de défaillance est une mesure de ses conséquences potentielles sur les objectifs techniques et économi- ques de l’installation ou sur les contraintes de sécurité et de pré- servation de l’environnement. Elle est indépendante de la probabilité d’apparition de ce mode. Un mode de défaillance peut être : — grave pour la production (ou la disponibilité, noté GP) s’il entraîne une perte du niveau de production ; — grave pour les coûts (GC) s’il a des conséquences matérielles coûteuses (maintenance corrective, perte de rendement, dévalori- sation d’un patrimoine). On ne doit pas considérer ici les coûts de la maintenance préventive éventuelle destinée à éviter l’apparition de ce mode de défaillance ; — grave pour la sécurité des personnes (GS) s’il peut provoquer des accidents corporels ou des effets sur la santé ; — grave pour l’environnement (GE) s’il conduit à des rejets ou des nuisances inacceptables ; — grave pour la qualité des produits ou des services (GQ) ; — grave car conduisant à une perte de protection (PRO) ou à une perte de redondance (PRD). Nous verrons par la suite que les gravités PRO et PRD ajoutées à cette liste permettront de tenir compte des cas de pannes cachées. Il est possible de définir des niveaux de gravité pour distinguer par exemple un mode de défaillance qui ferait perdre totalement la production, d’un mode qui ne la ferait perdre que partiellement. Cependant, en l’absence de données quantitatives, la gravité est souvent établie de façon binaire : Grave (GP, GC, GS, GE, GQ) ou Non Grave (NG). ■ Évidence de la défaillance On dira qu’un mode de défaillance est évident (E) si son appari- tion est décelée par « l’exploitant » (personnel de conduite ou de production, ou l’utilisateur) dans le cadre de ses activités normales. À l’inverse, il est dit caché (C) si « l’exploitant » n’a pas le moyen de le détecter. En parlant ici d’« exploitant » on exclut le personnel de maintenance. Nous verrons plus loin l’importance de cette notion d’évidence, en particulier dans le cas de matériels redondants ou de matériels de protection. 3.4.2 Tableau AMDE Un exemple de tableau d’analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE) est reproduit tableau 2. On indique la fonction du système étudié puis on liste les maté- riels importants (ou les ensembles de matériels) qui participent à sa réalisation (colonne 1) (par exemple : une motopompe, un robi- net de sectionnement, un échangeur...). Si on l’a établie auparavant, on peut se servir d’une décomposition générique des matériels pour renseigner les modes de défaillance (colonne 2). À partir de l’ana- lyse du schéma du système et de l’analyse fonctionnelle faite aupa- ravant, on note leurs effets sur le système et sur l’installation (colonnes 3 et 4). L’analyse préalable des objectifs de maintenance permet d’affecter une gravité aux modes (colonne 5). La colonne (6) indique l’évidence de la défaillance. L’AMDE a l’avantage d’être très systématique et de garantir ainsi une certaine exhaustivité. La présence de l’« exploitant » (au sens donné plus haut) est indispensable lors de cette analyse. L’AMDE peut être éventuellement remplacée par un tableau qui indique la gravité de chaque mode de défaillance des matériels importants (tableau 3). Ces gravités sont établies par avis d’experts sur la base de l’analyse fonctionnelle réalisée auparavant. S’il est plus rapide à établir que les AMDE et constitue de ce fait un gain de temps, il faut noter que ce tableau fait perdre en exhaustivité et en traçabilité des raisonnements. Figure 8 – Mode, cause, effet de défaillance Mode de défaillance de l'installation EffetCause Effet sur l'installation (ex : arrêt intempestif de la production) Effet sur le système (ex : arrêt intempestif) Effet sur le circuit (ex : perte du pompage) Mode de défaillance (ex : arrêt intempestif de la pompe) Cause du mode de défaillance (ex : rupture de l'accouplement) Mode de défaillance du système Mode de défaillance du circuit Mode de défaillance du matériel Mode de défaillance du composant <=> <=> <=> <=> <=> (0) (0) Tableau 2 – AMDE au niveau du système Fonction du système :........................................................................................................................................................................................................ Matériel Modes de défaillance Effets sur la fonction du système Effets sur l’installation Gravité Évidence Commentaires (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Tableau 3 – Tableau de gravité Modes de défaillance Grave pour la disponibilité en fonctionnement Grave pour la disponibilité au démarrage Grave pour la sécurité des personnes Grave pour le rendement Grave pour les coûts de maintenance Ex : perte du pompage Oui Oui Non Non Oui Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  11. 11. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 10 ©Techniques de l’Ingénieur 3.4.3 Arbre de défaillance À partir de l’analyse fonctionnelle du système, on peut établir des arbres de défaillance qui sont en quelque sorte des modèles de dysfonctionnements. Ils font le lien entre les défaillances des fonc- tions élémentaires du système et celles de l’installation. L’analyse fonctionnelle réalisée sous forme d’arborescence avec la méthode FAST (§ 3.3.1) introduit bien une analyse du dysfonc- tionnement au moyen d’arbres de défaillance. On peut être conduit à établir des arbres de défaillance différents suivant les phases de fonctionnement et selon les modes de défaillance de l’installation. Les « ET » logiques signifient que les modes de défaillance doivent être simultanés pour entraîner le mode de niveau supérieur (cas de fonctions redondantes par exemple) alors que les « OU » indiquent qu’un seul des modes de niveau infé- rieur est suffisant pour entraîner le mode du niveau supérieur. En plus du mode de défaillance de la fonction, il est utile d’indiquer le nom du (ou des) matériel(s) à l’origine de cette défail- lance. La gravité du mode de défaillance de l’installation, détermi- née par les experts, peut être indiquée en haut de l’arbre. Comme pour l’AMDE, la construction de l’arbre s’effectue en analysant les conséquences fonctionnelles qui se propagent : • Directement à travers les flux (matière, énergie, information...) qui transitent dans le système. • Par les matériels, les circuits ou les systèmes de protection. • Par l’application de procédures d’exploitation. C’est alors l’opé- rateur qui agit pour mettre l’installation dans un état sûr. L’arbre de défaillance présente l’avantage de donner une vision synthétique du dysfonctionnement tout en garantissant une cer- taine exhaustivité de l’analyse. Les libellés des modes de défaillance des fonctions élémentaires seront repris ensuite dans la colonne « Effet sur le système » des AMDEC qui seront réalisées par la suite. On établira ainsi un lien entre les analyses faites à différents niveaux de décomposition du système et des matériels. 3.5 Analyse du retour d’expérience Nota : le lecteur pourra se reporter aux articles [8] [9] desTechniques de l’Ingénieur. Pour progresser, la maintenance a besoin de la boucle de rétro- action que constitue le retour d’expérience. Il faut pouvoir mesurer l’efficacité des tâches, les performances technico-économiques des matériels et le bien-fondé des stratégies adoptées. Cette analyse du retour d’expérience est une activité indispensable mais difficile car la collecte des faits techniques est souvent incomplète. L’ana- lyse prend du temps et requiert un haut niveau d’expertise. Cette étape représente un travail important autant en volume qu’en valeur ajoutée. Elle consiste à rechercher dans l’historique de maintenance du système étudié : — ce qui s’est passé, c’est-à-dire bien sûr les défaillances, mais aussi les conditions d’exploitation auxquelles les matériels ont été soumis ; — ce qui a été fait : les actions de maintenance correctives ou pré- ventives mais également les améliorations ou les modifications du matériel, du système, ou des conditions d’exploitation ; — ce qui a été constaté lors des interventions correctives ou préventives (dégradations, pannes...) ; — les conséquences des événements subis ou des interventions programmées (coûts, indisponibilités...). Pour cela, il est nécessaire que la collecte des faits techniques soit aussi complète que possible et contienne les éléments suivants. ● Les données qui localisent l’événement ou l’intervention (dans le temps et dans l’espace) : — date de l’événement ou/et de l’intervention ; — nom de l’installation ; — nom du système ; — repère du matériel ; — sous-ensemble, composant, ou partie du matériel affecté. ● Les données qui caractérisent l’événement et l’état du matériel : — défaillance (complète ou partielle) ; — mode de défaillance ; — dégradation (niveau : qualitatif ou quantitatif) ; — cause de défaillance ou de dégradation (maladie) ; — état de l’installation (en arrêt d’exploitation, en production, démarrage, en disponibilité...) ; — état du matériel (arrêt, fonctionnement, sollicitation) ; — situation du matériel (fonctionnement normal, essai de quali- fication, entretien, attente) ; — temps de bon fonctionnement du matériel depuis sa mise en service ou depuis sa dernière réparation ; — nombre de sollicitations depuis sa mise en service ou sa dernière réparation ; — améliorations ou modifications effectuées sur le matériel et leur date. Exemple : la figure 9 présente l’arbre de défaillance du système d’alimentation en fioul d’une turbine à combustion en phase de fonc- tionnement normal. La perte du pompage haute pression du fioul (qui est un mode de défaillance d’un matériel de ce système) conduit à la perte de l’alimentation en fioul (qui est un mode de défaillance du sys- tème) et à l’arrêt intempestif de la production (qui est un mode de défaillance de l’installation). Exemple : la fermeture intempestive d’un robinet rompt la circula- tion d’un fluide ce qui entraîne des conséquences en aval. Figure 9 – Arbre de défaillance d’un système d’alimentation en fioul Perte de l'alimentation en fioul Perte de l'acheminement du débit Perte de la répartition de débit vers les injecteurs (FD1) Perte du stockage Arrêt de production ou perte de production Perte du pompage Protection intempestive Perte du réglage de la pression de gavage (PCV202B, 201AQ) Perte du pompage MP Perte du pompage HP (pompe HP, 63FL) OU OU Perte du confinement (tuyauteries, corps des appareils) Obstruction (tuyauteries, filtres) Circulation parasite (PCV202C) Sectionnement intempestif (20FD, VS1, VCK) OU Grave pour la production Exemple : le dysfonctionnement d’un réfrigérant conduit à une augmentation de température et à un arrêt par l’action d’une chaîne de protection. Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  12. 12. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 11 ● Les données qui caractérisent l’intervention : — type de maintenance (corrective, préventive systématique, préventive conditionnelle) ; — type de tâche effectuée (petit entretien, graissage, surveillance en fonctionnement, inspection externe (ronde), contrôle interne, essai, épreuve, remplacement, réparations) ; — durée de l’intervention ; — nombre d’heures de travail et nombre d’intervenants ; — pièces de rechange utilisées ; — coût des pièces de rechange ; — coût de l’intervention (y compris chantier) ; — coût des expertises. ● Les données qui déterminent les conséquences de l’événement ou/et de l’intervention sur les performances globales : — indisponibilité à la sollicitation du matériel, du système, de l’installation ; — durée d’indisponibilité du matériel, du système et de l’instal- lation ; — production perdue ; — effets sur la sûreté (entrée dans des procédures incidentelles ou accidentelles) ; — effets sur la santé ou l’intégrité des personnes (arrêt de travail, dosimétrie...) ; — effets sur l’environnement ; — effets sur la conduite de l’installation (transitoires, arrêt d’urgence) ; — effets sur la qualité de la production. Pour accroître la crédibilité des données, il faut essayer de constituer un échantillon rassemblant des matériels dont les carac- téristiques technologiques et les conditions de fonctionnement sont suffisamment proches pour justifier d’un comportement simi- laire. En identifiant convenablement les paramètres influents (constructeur, dimensions, conditions de température et de pres- sion, temps de fonctionnement, etc.), on pourra également cher- cher à profiter du retour d’expérience provenant d’autres installations. Cette analyse du retour d’expérience permet d’estimer des don- nées comme : — les taux de fiabilité des matériels et, si possible, de leurs modes de défaillance ; — les coûts de maintenance et la durée d’indisponibilité engen- drés par les défaillances ; — l’efficacité des tâches de maintenance préventive qui sont effectuées. Si une amélioration ou une modification du matériel ou des conditions d’exploitation font en sorte que les défaillances ou les dégradations constatées ne peuvent plus se reproduire avec la même fréquence, il faudra faire attention à ne tenir compte que des événements qui sont survenus après cette modification. Les événements qui se sont produits avant la date de la modification ne devront plus être considérés. 3.6 Analyse du dysfonctionnement des matériels 3.6.1 Effets sur le système et dommages induits Tous les matériels d’un processus se trouvent au sein d’un envi- ronnement (figure 10) qui contient : — les autres éléments du système avec lesquels il a des relations fonctionnelles (par exemple, un clapet placé au refoulement d’une pompe ) ; — d’autres éléments de l’installation avec lesquels il n’a pas de relation fonctionnelle (par exemple : certains appareils qui sont à proximité et qui n’appartiennent pas au système considéré ) ; — un environnement humain ; Leurs modes de défaillance peuvent donc avoir des effets fonc- tionnels et/ou des effets (dommages) induits qui seront identifiés de deux façons distinctes (figure 11) : • La première consiste à étudier les conséquences qui se propa- gent en suivant la logique fonctionnelle de l’installation et de ses systèmes. On peut qualifier ce mécanisme « d’effet dominos » : un mode de défaillance en entraîne d’autres jusqu’à provoquer la défaillance d’un système ou de l’installation selon un enchaînement qui peut être prévu à partir de connaissances fonctionnelles. Des schémas, des documents de fonctionnement et de bonnes compé- tences techniques permettent de mener cette analyse. • La seconde étudie les conséquences directes qui ne répondent pas à la logique du processus. C’est ce que l’on pourrait appeler « l’effet jeu de quilles ». Les événements se produisent en fonction de la proximité et de diverses situations parfois aléatoires. L’étude des dommages induits se fera directement à partir des modes de Figure 10 – Environnement d’un matériel Figure 11 – Effets fonctionnels et dommages induits Exemple : l’arrêt intempestif de la pompe du système d’alimenta- tion en fioul d’une turbine à combustion conduit à l’arrêt du débit, à la perte de l’injection du fioul dans les chambres de combustion et à l’arrêt intempestif de l’installation. Environnement matériel en relation fonctionnelle avec le matériel étudié Environnement matériel sans relation fonctionnelle directe avec le matériel étudié Environnement humain ÉcosystèmeMatériel Fermeture intempestive Fuite externe Dommages à la motopompe Perte du pompage Arbres de défaillance + AMDEC Recherche des dommages induits (AMDEC) Perte du débit Perte du débit Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  13. 13. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 12 ©Techniques de l’Ingénieur défaillance des matériels. Il est clair qu’ici une analyse fonction- nelle du système ne serait d’aucune aide. Ces deux démarches sont utilisées dans l’AMDEC pour révéler la gravité des modes de défaillances. 3.6.2 Détermination de la criticité À ce stade de l’étude, on dispose d’une liste de matériels dont certains modes de défaillance sont potentiellement graves. Par ailleurs, l’analyse du retour d’expérience fournit le nombre de défaillances et le nombre de dégradations observées sur des échan- tillons de matériels. Ces données vont permettre d’établir la criticité des modes de défaillance. Alors que la gravité exprime un degré d’insatisfaction induit par les conséquences potentielles d’un événement, qu’il soit probable ou non, la criticité exprime la crainte réelle, ou le degré d’inquié- tude, que suscite un événement probable dont on redoute les conséquences. Elle conjugue la gravité d’un mode de défaillance avec sa fréquence d’apparition et donne une indication sur le niveau d’efficacité que doit atteindre l’ensemble des actions de prévention d’un mode de défaillance donné. On peut définir la criticité d’un mode comme la quantité de pertes ou de nuisances qu’il entraîne par unité de temps. C’est en partie sur cet indicateur que va reposer la décision d’entreprendre ou non des tâches de maintenance préventives pour se protéger de certains modes de défaillance. Il est donc essentiel que l’équipe de travail le définisse avec précision au moyen de tableaux comme ceux présentés sur la figure 12. Selon le degré de finesse désiré pour l’analyse, on pourra, soit déterminer des seuils à partir desquels un mode est déclaré critique, soit attribuer un poids aux différentes zones du tableau et graduer ainsi la criticité des modes. Il faut ici attirer l’attention sur le fait que la criticité doit être éva- luée à partir de la fréquence d’apparition des défaillances que l’on aurait en absence de maintenance préventive. En effet, si l’on prenait la fréquence des défaillances constatées, on attribuerait une faible valeur de criticité à des défaillances qui n’apparaissent plus à cause des actions de maintenance. Or, c’est précisément cette criticité qui doit nous indiquer quelle est la maintenance à effectuer. Exemple : une fuite de fioul arrose un moteur électrique qui fonc- tionne à proximité et provoque un incendie. Exemple : la figure 12 présente des tableaux de criticité pour un système de compression d’air qui est supposé présenter des risques pour la sécurité des personnes, pour la production d’air, pour les coûts, pour la qualité de l’air délivré et pour l’environnement. Des seuils ont été fixés sur le niveau de gravité et la fréquence potentielle d’apparition des défaillances pour déterminer des zones. Cet exemple propose trois zones : — une zone où les modes seront déclarés critiques, et qui conduira à rechercher des tâches de maintenance préventive ; — une zone non critique où les modes de défaillance seront traités uniquement en maintenance corrective ; — une zone intermédiaire où l’avis d’experts est requis pour sta- tuer sur la criticité. Figure 12 – Exemple de matrices de criticité sur un système de compression d’air Humide ou impropre 1hqq. min 8h Gravité pour la production Gravité pour la qualité Bruit Gravité pour l'environnement Fréquence AE AE NC NC AE C C AE C C C C 1 fois/an 1 fois/10 ans 1 fois/20 ans Gravité pour la sécurité Sans arrêt de travail Arrêt de travail Invalidité décès Fréquence AE AE NC NC NC C C AE C C C AE C C C AE 1 fois/an 1 fois/10 ans 1 fois/20 ans Gravité pour les coûts Fréquence AE AE NC NC NC C C AE C C C AE C C C AE 1 fois/an 1 fois/10 ans 1 fois/20 ans Fréquence C AE NC NC 1 fois/an 1 fois/10 ans 1 fois/20 ans 5 k= 15 k=1 k= AE NC NC NC C : Critique NC : Non Critique AE : Décision à prendre sur Avis d'Expert Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  14. 14. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 13 (0) Il est donc impératif d’estimer la fréquence « potentielle » d’apparition des modes de défaillance, ce qui peut être fait de dif- férentes manières : — si l’on dispose d’un retour d’expérience suffisant, la fréquence potentielle s’obtient en faisant la somme des défaillances constatées et des dégradations vues en entretien ou en fonctionnement qui ont donné lieu à une opération de remise en état. On fait l’hypothèse que, sans ces remises en état, on aurait eu une défaillance. Il convient d’y ajouter également les remplacements systématiques de composants qui, même s’ils ne sont pas examinés, sont en prin- cipe dégradés. Dans le cas de remplacements systématiques, seule une expertise des pièces remplacées peut permettre de détecter un excès de maintenance ; — si le retour d’expérience direct est insuffisant, on peut utiliser des données provenant d’autres installations en s’entourant d’avis d’experts pour les extrapoler aux matériels étudiés ; — si on ne dispose d’aucun élément crédible, seuls des avis d’experts peuvent permettre de ranger les modes de défaillance de manière qualitative selon les niveaux proposés dans le tableau. 3.6.3 Tableau AMDEC Nota : le lecteur pourra également se reporter à la référence [12]. Le tableau AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité) est le point de rendez-vous des résultats établis auparavant. Une AMDEC menée sur un matériel consiste à se poser de manière systématique un certain nombre de questions dont les réponses sont consignées dans un tableau standardisé. L’AMDEC présente donc deux intérêts : — elle constitue une méthode d’analyse systématique qui nous garantit une certaine exhaustivité (c’est une sorte de « check list ») ; — si elle est renseignée convenablement, et, dans ce but, elle permet une bonne traçabilité. Ce second point est important car de nombreuses données (pro- venant en particulier du retour d’expérience) et certains résultats (dont le programme de maintenance préventive) sont par essence éphémères. Il conviendra donc périodiquement de repasser sur ce travail. Or l’expérience montre que la relecture d’un tableau AMDEC insuffisamment renseigné est très difficile. Par ailleurs, la nécessité de donner à ces études un caractère vivant, et le nombre assez important d’informations traitées, rendent souvent nécessaire l’utilisation d’un outil informatique. Les AMDEC se prêtent bien à une informatisation. On essaiera autant que possi- ble d’utiliser des libellés standardisés, ce qui simplifie les tris et les recherches tout en les commentant pour ne pas perdre en traçabilité. Une fiche AMDEC est créée pour chaque matériel élémentaire qui peut être constitutif d’un groupement de matériels analysé à l’étape précédente (dans l’AMDE, ou l’arbre de défaillance, ou le tableau de gravité), et pour lequel l’analyse de dysfonctionnement a révélé une gravité. Le tableau 4 présente un exemple de fiche AMDEC. Le matériel est désigné ainsi que son repérage et sa fonction, puis la liste exhaustive de ses modes de défaillance est notée dans la colonne (1). Ses causes matérielles de défaillance c’est-à-dire les couples {composant ; maladie}, sont indiquées dans la colonne (2) et, si le retour d’expérience le permet, la colonne (3) sert à noter leur fréquence potentielle d’apparition. Dans le cas contraire, on pourra se contenter d’un avis d’expert en indiquant par exemple un niveau de fréquence qualitatif (très rare, rare, quelquefois, sou- vent). Les effets sur le système et sur l’installation [colonnes (4) et (5)] font le lien avec l’analyse de dysfonctionnement précédente. On reprendra donc les libellés utilisés pour l’arbre de défaillance ou pour l’AMDE du système auquel le matériel appartient. La colonne « dommages induits » (6) permet de noter les conséquences non fonctionnelles comme la pollution due à une fuite, les risques d’incendie, les dommages matériels, etc. Enfin les paramètres « gravité », « criticité » et « évidence » sont indiqués dans les colonnes suivantes (7). La colonne (8) indique, s’il existe, le (ou les) moyen(s) de détection de la défaillance (alarme par exemple). Les tâches de maintenance n’en font pas partie à ce stade de l’étude, elles seront considérées à l’étape suivante. 3.6.4 Cas des défaillances cachées En utilisant l’AMDEC, on fait l’hypothèse que la probabilité d’avoir plusieurs matériels en panne simultanément est faible compte tenu des temps de réparation suffisamment courts. Cela signifie que, dans le cas d’une redondance, la défaillance d’un matériel est sans effet sur le système et qu’elle ne présentera donc pas de gravité pour la production. On peut être conduit dans ce cas à préconiser de n’intervenir qu’en correctif. Il existe cependant deux situations dans lesquelles l’hypothèse de pannes multiples n’est pas négligeable. • La première concerne les pannes qui présentent un mode commun. Si ce mode commun provient d’un système serviteur (alimentation électrique par exemple ), il sera vu lors de l’analyse de ce système. S’il provient d’un événement non analysé dans une AMDEC (gel, inondations, etc.), l’analyste doit penser à faire le lien entre des défaillances qui pourraient alors se produire en même temps. • La seconde situation est celle où une défaillance survient alors qu’une autre défaillance qui s’est produite auparavant n’a pas été réparée. Les deux modes de panne sont alors présents simulta- nément. On rencontre ce cas lorsqu’un mode de défaillance reste caché à l’exploitant. On voit donc l’importance que prennent les caractères « évident » ou « caché » des modes de défaillance. C’est pour tenir compte de ce point qu’a été introduite au para- graphe 3.4.1 une gravité « perte de redondance » attribuée à tout mode de défaillance qui conduirait à faire perdre une redondance fonctionnelle. On traitera à l’identique les modes de défaillance qui provoquent une perte de protection (ex : défaillance d’un pressos- tat ou d’une soupape de sûreté ). On verra par la suite comment Tableau 4 – Exemple de tableau AMDEC AMDEC Réf. : Matériel Repérage Système Sous-système Système associéFonctions : Modes de défaillance Causes de défaillance Fréquence Effets système Effets installation Dommages induits Gravité Criticité Évidence Moyens de détection Observations (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Exemple : on pourra ainsi créer une AMDEC pour chaque élément d’une motopompe (le moteur, le multiplicateur, la pompe, le circuit de graissage...), ou pour un robinet pneumatique, un filtre, etc. Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  15. 15. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 14 ©Techniques de l’Ingénieur considérer ces gravités et quelles actions de maintenance préven- tive doivent être envisagées. Il faut faire attention à ne pas confondre : l’évidence de la défaillance ou de l’état de panne qui la suit, l’évidence de la panne au moment de la sollicitation, et l’évidence de la dégradation. Le caractère caché d’un mode de défaillance peut nous conduire à préconiser des tâches pour rendre la panne évidente. Le caractère caché d’une dégradation n’est pas à prendre en compte au niveau de l’AMDEC. Il intervient lors de la recherche des tâches de main- tenance et peut conduire à proposer des moyens de détection de la dégradation. 3.6.5 Cas des matériels « passifs » Sur certains matériels (tuyauteries ou supportages par exemple ), ou composants de matériels comme les corps des appareils qui assurent un confinement (pompes, robinets, filtres...), on peut ren- contrer des caractéristiques particulières telles que : — la conjonction, pour certains modes de défaillance (rupture ou brèche par exemple ), d’une forte gravité et d’un retour d’expérience très faible, voire inexistant. Cela conduit à rendre délicate l’évalua- tion de la criticité ; — des maladies génériques qui peuvent être difficiles à localiser du fait de la taille et de la géométrie de ces matériels (cavitation, érosion, fatigue thermique..., sur une tuyauterie ) ; — une cinétique lente des mécanismes de dégradation qui rend possible la mise en œuvre d’une maintenance préventive condition- nelle principalement au moyen de contrôles (examens non destruc- tifs). Cela conduit à utiliser des moyens particuliers et à ajuster certains principes. On parle alors de méthode basée sur les risques (Risk Based, Risk Informed ). L’évaluation des conséquences sur la sûreté s’appuie sur les études de risques, les spécifications techniques d’exploitation et les procédures incidentelles et accidentelles. Les modèles construits pour les études probabilistes de sûreté peuvent être utilisés pour hiérarchiser les modes de défaillance en identifiant tous les scénarios qui pourraient conduire à des effets redoutés. Des études de sensibilité peuvent aussi être réalisées afin d’estimer deux facteurs intéressants : — le facteur d’augmentation de risque obtenu en supposant que le matériel est défaillant chaque fois qu’il est requis. Il indique l’importance d’un mode en quantifiant sa gravité ; — le facteur de diminution de risque obtenu en supposant au contraire que le matériel est toujours disponible lorsque l’on fait appel à lui. Il donne ainsi une estimation du gain potentiel auquel pourrait conduire une action de maintenance préventive. Pour estimer les probabilités de défaillance et cerner les parties ou les composants critiques de ces équipements, on peut être amené à utiliser des « modèles de dégradation ». Lorsque le retour d’expérience est insuffisant, ce qui est le cas général sur ces maté- riels, ces modèles permettent d’évaluer la pertinence d’un méca- nisme de dégradation sur un composant pour un mode de défaillance donné, et de délimiter ainsi les zones potentiellement à risque. La méthode propose ensuite de faire appel à des modèles de fiabilité pour établir la criticité des composants qui ont été jugés pertinents. La mise au point et la validation des modèles de fiabilité reste cependant difficile et elle est souvent remplacée par la prise en compte d’avis d’experts. Les résultats de ces analyses sont ensuite repris dans une AMDEC. Enfin, dans les cas où la gravité est très importante pour des modes de défaillance qui restent plausibles bien que n’ayant jamais été observés, on appliquera un principe de précaution en effectuant des contrôles périodiques afin de vérifier l’absence de dégradation. 3.7 Sélection des tâches de maintenance Cette étape, qui est la finalité de la démarche, utilise les données précédentes pour déterminer les tâches de maintenance préventive à effectuer et leur période. Le choix des tâches est fait par des experts qui ont une très bonne connaissance des familles de maté- riels sur lesquels ils sont spécialisés. Ce travail de sélection s’appuie sur les éléments suivants : • Une classification des tâches de maintenance. Les tâches sont rangées selon leurs objectifs et, dans une certaine mesure, leur complexité et leur poids vis-à-vis de l’indisponibilité qu’elles indui- sent. Un tableau formalise la recherche et conduit à passer en revue tous les types de tâches. • Un diagramme logique permet de décider pour chaque mode de défaillance s’il doit être couvert par une tâche de maintenance préventive, ou si on doit le traiter en maintenance corrective. Il uti- lise quatre informations du tableau AMDEC : — les modes de défaillance ; — leur gravité ; — leur évidence ; — leur criticité. On peut également recommander l’utilisation d’un guide de tâches de maintenance par matériel qui peut être établi en analysant des programmes de maintenance existants et en recueillant des avis d’experts. Un tel guide peut par exemple lister les tâches, selon la classification établie, en indiquant les modes et les causes de défaillance qu’elles permettent de couvrir. 3.7.1 Classification des tâches de maintenance préventive La norme européenne EN 13306 [2] définit les différentes classes de maintenance. Ainsi, la maintenance systématique est une « maintenance préventive exécutée à des intervalles de temps pré- établis ou selon un nombre défini d’unités d’usage mais sans contrôle préalable de l’état du bien ». Quant à la maintenance conditionnelle, c’est une « maintenance préventive consistant en une surveillance du fonctionnement du bien et/ou des paramètres significatifs de ce fonctionnement intégrant les actions qui en découlent. » Une note précise que « la surveillance du fonctionne- ment et des paramètres peut être exécutée selon un calendrier, ou bien à la demande, ou encore de façon continue ». Figure 13 – Exemple de motopompes en redondance passive Exemple : cas de deux motopompes en redondance passive (figure 13). • Cas où P1 est en marche et P2 à l’arrêt Le mode de défaillance de P1 : « Arrêt intempestif » est évident car il provoque le basculement sur P2 et une alarme en salle de commande. Dans ce cas il suffira de préconiser des tâches de mainte- nance sur le moyen de détection de ce mode, c’est-à-dire sur l’alarme. • Cas du refus de démarrage de P2 Si P2 refuse de démarrer après la défaillance de P1, son état de panne à cet instant est évident pour l’équipe de conduite puisque la fonction pompage n’est plus remplie. Par contre, la défaillance de cette pompe, qui peut être due à un colmatage par exemple, a pu avoir lieu pendant qu’elle était à l’arrêt. À un instant donné qui nous est inconnu, la dégradation de cette pompe s’est transformée en défaillance. Cet événement (la défaillance) n’est pas détectable par l’équipe de conduite et dans la colonne « Évidence » de l’AMDEC (tableau 4), on indiquera que ce mode de défaillance est caché. P1 P2 Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  16. 16. _________________________________________________________________________________ OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur MT 9 310 − 15 La grande différence entre ces deux classes de maintenance est donc que, pour le systématique, on agit sans observer l’état du bien, alors que, dans le cas du conditionnel, c’est au contraire l’observation de l’état du bien qui déclenche, ou non, l’action. C’est ce que représente la figure 14. Pour toutes les deux il s’agit très généralement de maintenances programmées (« maintenance pré- ventive exécutée selon un calendrier préétabli ou selon un nombre défini d’unités d’usage »). ■ Maintenance systématique ● En maintenance systématique, on rencontre un premier type de tâches : les remplacements systématiques de composants. Ils ont pour but de diminuer le taux de défaillance du matériel et en quelque sorte de le rajeunir. Ils nécessitent généralement l’arrêt du matériel et son démontage, ils créent donc de l’indisponibilité et peuvent s’avérer coûteux. Ces tâches sont d’autant plus efficaces que la durée de vie des composants ou des matériels remplacés est bien connue. On évite ainsi d’observer inutilement l’évolution des dégradations et on intervient au bon moment. Par contre, si cette durée de vie est fluctuante ou mal connue, on risque de tomber en panne, ou de mettre au rebut des pièces en bon état. ● Le graissage est presque toujours une opération systématique qui consiste à faire des appoints d’huile ou de graisse. Il ne s’agit pas à proprement parler d’un remplacement. Le graissage n’a donc pas pour effet de rajeunir le matériel. Par contre, il le préserve contre une dégradation trop rapide. On peut donc dire qu’il sert à maîtriser l’évolution du taux de défaillance. Certaines tâches, généralement simples et peu coûteuses, que nous nommerons « entretien courant » (dépoussiérage, resserrage de connexions, purges, etc.), ont aussi cet objectif. ■ Maintenance conditionnelle ● En maintenance conditionnelle, on considérera une première catégorie qui regroupe l’inspection externe et la surveillance en fonctionnement. On entend ici par inspection externe des opéra- tions simples, faites sans moyens de mesure autres que ceux qui sont à poste fixe sur l’installation. Elles consistent à examiner (visuellement, par le bruit, l’odeur, etc.) un matériel sans le démon- ter. Ces tâches, qui contiennent en particulier les rondes, peuvent être effectuées par le personnel de conduite. La surveillance en fonc- tionnement utilise des moyens de mesure plus complexes et sou- vent rapportés (appareils de surveillance, collecteurs de données portables). Ces deux types de tâches ont pour objet de détecter des dégradations de manière à pouvoir procéder à des remises à niveau conditionnelles du matériel. Elles sont effectuées en général lorsque le matériel est en service. De ce fait, elles n’affectent pas la produc- tion. Elles peuvent être réalisées en fonctionnement ou à l’occasion d’essais. Bien entendu, elles n’ont un effet de rajeunissement du matériel que lorsqu’elles conduisent à des remises en état. Sinon, elles ne servent qu’à augmenter (ou diminuer) la confiance que l’on a dans un matériel. Les inspections externes sont également un moyen de rendre évidentes des défaillances cachées. ● Les contrôles forment une autre catégorie de tâches de mainte- nance préventive conditionnelle. En général, ils nécessitent que le matériel soit hors service pour pouvoir effectuer des démontages. Ce sont souvent des tâches coûteuses. Les contrôles ont également pour objectif la découverte de dégradations annonciatrices de défaillances. À cause des démontages, ils donnent souvent lieu à des remplacements de pièces (joints par exemple). ● Les essais (ou les tests) forment une catégorie à part parmi les tâches de maintenance préventive conditionnelle. En effet, ils ne présentent d’intérêt que vis-à-vis de matériels dont les fonctions sont en attente (en particulier les appareils de protection). Ils peuvent alors lever les incertitudes que l’on a sur la capacité du matériel à remplir ses fonctions. Ces tâches permettent de déceler des pannes cachées et de s’assurer que le matériel est apte à remplir ses fonctions. Leur intérêt principal est de révéler l’indisponibilité éventuelle de matériels en attente. En cas de panne, ils sont suivis de remises en état, et contribuent ainsi à améliorer la disponibilité des matériels testés. Enfin, on classera également dans cette caté- gorie de tâches les épreuves qui permettent de constater que l’on dispose de marges au-delà du régime de fonctionnement nominal. De ce fait, on peut considérer qu’elles ne s’appliquent qu’à des fonc- tions qui sont en attente puisqu’elles ne sont pas sollicitées en marche normale au-delà de leur point nominal. ■ Améliorations et modifications ● Les améliorations, au sens de la norme [2], c’est-à-dire l’« ensemble des mesures techniques, administratives et de gestion, destinées à améliorer la sûreté de fonctionnement d’un bien sans en changer la fonction requise », font aussi partie des actions qui peuvent être proposées. Elles peuvent apporter des solutions à des problèmes de fiabilité et de maintenabilité (en particulier révéler des pannes cachées), en s’avérant parfois plus efficaces et plus écono- miques que les autres actions de maintenance. Ces améliorations peuvent aussi s’appliquer aux procédures de conduite de l’instal- lation, et il convient de faire participer le personnel qui en a la responsabilité. ● Les modifications, que la norme distingue des améliorations dans la mesure où elles changent la fonction du bien, sont égale- ment des actions à considérer. 3.7.2 Logique de sélection des tâches de maintenance La logique de sélection des tâches de maintenance est présentée sur la figure 15. On peut distinguer quatre cas. ● Cas 1 : le mode de défaillance étudié est critique et évident. Il faut rechercher des tâches de maintenance applicables, efficaces, et économiques qui fiabilisent le matériel. On commencera par retenir les tâches de graissage prescrites et les tâches simples de petit entretien puis on envisagera : — des inspections ou de la surveillance en fonctionnement de manière à détecter et à suivre l’évolution des dégradations ; — des contrôles intrusifs, plus coûteux, mais souvent plus précis ; — des remplacements systématiques pour les composants dont la durée de vie est connue. On décidera de retenir une ou plusieurs tâches après s’être inter- rogé sur l’éventuel intérêt économique d’une amélioration ou d’une modification du matériel. Si aucune tâche ne peut être pro- Figure 14 – Comparaison des différents types de maintenance Maintenance conditionnelle Temps calendaire, nombre d'unités d'usage, ou en continu Évènement Analyse Actions Vérification Maintenance systématique Temps calendaire, nombre d'unités d'usage Maintenance corrective Défaillance Observations Analyse, diagnostic, pronostic Action de remise en état Essai de requalification Pas d'action Action de remise en état Essai de requalification Analyse, localisation de panne Action de remise en état Essai de requalification Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310
  17. 17. OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PAR LA FIABILITÉ (OMF) _________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. MT 9 310 − 16 ©Techniques de l’Ingénieur posée, il faudra effectuer une amélioration (ou modification) du matériel pour réduire les risques de défaillance. ● Cas 2 : le mode de défaillance étudié est critique et caché. Il faut révéler la panne et fiabiliser le matériel. On peut d’abord rencontrer cette situation avec des matériels qui marchent à la sollicitation. Le moyen de réduire les conséquences critiques de ces défaillances consiste à les remettre en état avant qu’ils ne soient sollicités. On préconisera donc des tâches qui révèlent la panne et princi- palement les tests ou les essais, ou des inspections externes (si le matériel est fréquemment sollicité pendant la marche normale de l’installation, les essais peuvent s’avérer inutiles). Le cas de matériels en fonctionnement, qui ont des modes de défaillance critiques cachés à l’exploitant, est plus rare car les défaillances critiques ont en général des effets visibles. On peut cependant rencontrer de tels événements (par exemple le perce- ment d’un filtre qui conduit à une perte du filtrage) et dont on ne s’aperçoit que tardivement. Pour rendre la panne évidente, on recherchera des tâches d’inspection ou de surveillance en fonction- nement avec l’objectif de détecter la panne. Si aucune tâche n’est applicable, il faut recourir à une amélioration (ou modification) pour rendre la défaillance évidente. Une fois rendue évidente, la défaillance étant critique, il reste à en diminuer les risques d’appa- rition. On se retrouve alors dans la situation précédente d’un mode de défaillance critique et évident (cas 1). ● Cas 3 : le mode de défaillance étudié est non critique mais il conduit à une perte de protection ou à une perte de redondance. Si le mode de défaillance est caché, il faut trouver des actions pour révéler la panne. En effet, la défaillance des équipements qui assurent une protection ou une redondance rend critiques les modes de défaillance des matériels qu’ils protègent ou qu’ils rem- placent. Lorsque ces modes de défaillance ne sont pas détectés et qu’en conséquence ces matériels ne sont pas réparés, la probabilité de pannes concomitantes ne peut pas être négligée. Il faut donc rendre évidents ces modes de défaillance mais, sauf cas particulier, il n’est pas nécessaire de fiabiliser le matériel. En d’autres termes, on préconisera par exemple des essais mais on pourra sans doute éviter les contrôles internes pour détecter des dégradations. Si la panne est évidente il faut faire en sorte qu’elle continue à l’être et effectuer des tâches de maintenance sur les moyens de détection (par exemple sur les dispositifs d’alarme). Si aucune alarme n’est présente et qu’aucune tâche n’est appli- cable, pour rendre évidentes les défaillances des matériels de protection ou des matériels redondants il faut effectuer une amé- lioration (ou modification). ● Cas 4 : le mode de défaillance étudié est non critique et ne conduit ni à une perte de protection ni à une perte de redondance. Il ne faut rien faire (ou presque). Dans ce cas, la seule maintenance préventive qui se justifie est le graissage ou éventuellement un petit entretien. Pour le reste, on effectuera une maintenance corrective. (0) 3.7.3 Tableau de sélection des tâches de maintenance Un tableau de sélection des tâches est réalisé pour chaque maté- riel (ou groupe de matériel) qui possède au moins un mode de défaillance qui n’a pas été exclu par la logique de sélection. Le tableau 5 en présente un exemple qui peut être adapté en fonction du type d’étude effectuée. Les modes de défaillance du matériel, leur gravité, leur évidence et leur criticité, qui proviennent de l’AMDEC, sont rappelés et numérotés (1). Les types de tâches précédemment définis sont indiqués dans la colonne de gauche. Ils sont listés en allant des tâches a priori les plus simples à effectuer, les moins coû- teuses, et les moins intrusives, comme le petit entretien et le grais- sage, vers les tâches qui le sont le plus comme les contrôles et les remplacements systématiques. La colonne (3) du tableau permet à l’analyste de noter la ou les tâches de maintenance préventive envi- sagées ou existantes. La disposition d’un guide contenant des tâches génériques appliquées au matériel étudié peut s’avérer utile pendant Figure 15 – Logique de sélection des tâches de maintenance Mode de défaillance (MD) Non Non Oui OuiDéfaillance cachée ? Non OuiNon OuiDéfaillance cachée ? Non Oui Non OuiTâches applicables, efficaces et économiques ? Non OuiModification plus économique que les tâches ? Non OuiPerte de protection ou perte de redondance ? Tâches pour rendre évident Modification économique Modification souhaitable Tâches efficaces et économiques Modification pour rendre évident Tâches pour rendre évident Modification pour rendre évident Petit entretien, graissage Tâche sur le moyen de détection Tâches pour rendre évident ? Tâche pour rendre évident ? MD critique ? Cedocumentaétédélivrépourlecomptede7200029589-enit//hosseinTALHA//196.203.130.25Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25 Ce document a été délivré pour le compte de 7200029589 - enit // hossein TALHA // 196.203.130.25tiwekacontentpdf_mt9310

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