Programme de maintenance conditionnelle (1)  - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Programme de maintenance conditionnelle (1) 

1. Introduction

L'introduction d'un programme de maintenance conditionnelle dans une usine constitue un pas en avant considérable. En effet, un programme réussi se traduit par un accroissement important de la productivité qui s'explique essentiellement par une plus grande disponibilité des machines et par une réduction des coûts de maintenance.

Une des premières étapes de la réduction des coûts de maintenance d'une usine consiste à prendre conscience que le département de maintenance "produit un produit" qui s'appelle la capacité de production.

En effet, les conséquences d'une exploitation peu fiable sont le nombre élevé d'arrêts non planifiés, le déséquilibre des horaires de production, la détérioration de la qualité du produit, l'augmentation des coûts de fabrication et, plus que tout, la diminution des profits.

Aujourd'hui, comme la concurrence s'intensifie continuellement dans tous les secteurs de l'industrie, de plus en plus d'entreprises visent le "zéro-arrêt" en faisant de la maintenance une partie intégrante du procédé de fabrication.

Vous apprendrez dans cette étude différents aspects touchant à l'élaboration d'un programme de maintenance pouvant aider une entreprise qui a pour priorité l'élimination des défaillances sur les machines dans le but d'accroître sa capacité de production.

 La maintenance conditionnelle a acquis depuis longtemps ses lettres de noblesse parmi les géants industriels de la pétrochimie, des mines, des pâtes et papiers, de l'aluminium et de l'industrie manufacturière en général.

Toutefois, l'ouverture des marchés à l'échelle mondiale contribue à faire en sorte que la maintenance conditionnelle suscite aujourd'hui de plus en plus de sympathisants au sein de la PME (petite et moyenne entreprise) qui elle aussi doit accroître son rendement pour s'assurer de faire face avec succès à une compétition de plus en plus présente, et de plus en plus internationale.

Dans cette étude, il sera d'abord question de l'évolution dans les pratiques de maintenance de machines industrielles et de différents aspects avant de passer à la maintenance conditionnelle.

Vous apprendrez ensuite l'ensemble des étapes à franchir dans la mise en place d'un programme de mesure. Vous vous familiariserez enfin avec les principales caractéristiques d'un logiciel de surveillance.

2. Évolution dans les méthodes de maintenance

Jusqu'au début des années 70, c'est essentiellement la maintenance corrective qui prévaut dans l'industrie. Depuis, un accès accru aux outils informatiques a favorisé la mise en place de programmes de maintenance préventive. Au cours des années 80 sont apparus sur le marché des instruments de mesure capables d'identifier des problèmes sur les machines, d'en évaluer leur condition et de prévoir leur besoin en entretien. De l'évolution de la technologie est née la maintenance conditionnelle.

Aujourd'hui, il est de plus en plus question de maintenance proactive qui implique l'emploi des techniques d'entretien planifié (préventif et conditionnel) mais aussi le recours à des méthodes et des procédures (alignement de précision, vérification pré-opérationnelle, analyse des causes de défaillance, etc.) qui contribuent à augmenter la productivité de l'entreprise en réduisant les coûts de maintenance.

Bien que la maintenance corrective demeure toujours la méthode de maintenance pratiquée par la très grande majorité des entreprises, il n'en sera pas toujours ainsi. En effet, la figure suivante vous montre comment les entreprises d'avant-garde réduisent déjà le recours à une maintenance de type corrective pour s'en remettre plutôt aux techniques de maintenance préventive, conditionnelle et proactive.

Étude comparative sur l'emploi des différentes méthodes d'entretien :

3. Pratique de la maintenance préventive

Le but de la maintenance préventive est de fournir un contrôle des activités d'entretien planifié dans le but de réduire les défaillances et les dépenses associées à une maintenance de type purement corrective. A cette étude, des études ont démontré qu'un programme réussi peut conduire à des réductions de 30 % des coûts de maintenance.

Il existe toutefois un certain nombre de risques du fait de privilégier uniquement une maintenance préventive effectuée à intervalles réguliers. En voici quelques exemples :

- Des erreurs dans l'évaluation de la durée de vie d'un équipement. Cette situation peut conduire à un travail d'entretien excessif ou encore insuffisant, ce qui dans les deux cas n'est pas rentable.

- L'établissement d'intervalles de maintenance qui ne tiennent pas compte des défauts de jeunesse et des autres problèmes typiques associés au démarrage d'un nouvel équipement ou d'une machine nouvellement révisée.

- Un processus de dégradation où il n'existe pas de relation directe entre la fiabilité et l'âge d'un équipement, ce qui a pour conséquence le risque de subir un plus grand nombre d'arrêts non planifiés.

L'implantation d'un programme de maintenance préventive constitue un excellent début vers un meilleur contrôle des coûts et un accroissement important de la productivité. Le suivi d'un tel programme offre malgré tout peu de véritable garantie contre les défaillances imprévues.

Pour ce faire, il est nécessaire de recourir aux techniques mises de l'avant en maintenance conditionnelle.

4. Pratique de la maintenance conditionnelle

Vous rappelez-vous du principe de base de la maintenance conditionnelle : ON NE TOUCHE PAS A UNE MACHINE QUI TOURNE BIEN ! Il s'agit d'une approche qui peut facilement être intégrée à un programme de maintenance préventive existant, soit en créant une demande de travail pour l'étude de l'état d'une machine huit à douze semaines avant l'arrêt prévu.

Si les mesures de vibration effectuées confirment la bonne condition de l'équipement, les travaux de maintenance prévus sont reportés. La procédure se répète jusqu'au moment où une dégradation inacceptable de la condition apparaît.

Des études ont démontré que la maintenance conditionnelle peut contribuer à réduire les coûts de maintenance de 30 % par rapport à la maintenance préventive, comme vous pouvez voir à la figure suivante où est identifié le coût (en terme de dollars dépensés par unité de puissance par année) associé aux différentes pratiques de maintenance.

Étude comparative sur le coût des différentes méthodes de maintenance :

Le but de la maintenance conditionnelle est l'élimination des défaillances par l'emploi de technologies pour mesurer la condition des machines, diagnostiquer les défauts et prédire le moment où une intervention est requise.

Le fondement technique à l'origine de ce concept est qu'une machine en cours de dégradation va généralement donner des signes avant-coureurs.

Ces avertissements incluent principalement un accroissement de la vibration, mais aussi de la température des paliers, des particules métalliques contenues dans l'huile, etc.

Il existe plusieurs avantages associés à la maintenance conditionnelle.

- Une amélioration de la capacité de production. La condition des machines étant connue, les réparations sont planifiées et effectuées sans interruption de la production. Un accroissement de la disponibilité des outils de production, entre 2 et 30 %, est la première conséquence directe de l'implantation d'un programme de maintenance conditionnelle.

- Une réduction des coûts de maintenance. Les besoins en maintenance peuvent être anticipés et planifiés. Voici quelques valeurs qui peuvent servir de guides :

• les bons de travail pour répondre aux situations d'urgence ne dépassent pas 5 à 10 % de la totalité des bons de travail émis par l'entreprise ;

• le travail en temps supplémentaire ne dépasse pas 3 % du nombre total des heures consacrées aux travaux de maintenance.

- Les révisions sont planifiées plus efficacement du point de vue de la main-d'œuvre, des pièces et des outils requis. Les défaillances majeurs sont aussi évitées.

- Une amélioration de la qualité du produit. L'élaboration d'un produit de qualité est souvent affectée par la dégradation mécanique des outils de production. Le danger consiste à produire une quantité substantielle d'un produit de moins bonne qualité avant même que le problème de qualité soit détecté.

La surveillance de l'état des machines par les techniques de maintenance conditionnelle permet d'apporter les correctifs avant que la qualité ne soit compromise.

- Une amélioration de la sécurité. L'élimination des travaux réalisés dans des conditions d'urgence réduit en effet le risque de voir du travail s'effectuer dans des conditions hasardeuses.

- Une réduction des besoins énergétiques. Une machine qui tourne bien consomme moins qu'une machine en mauvais état. L'énergie perdue en chaleur et en vibration doit être compensée pour produire le travail demandé. L'élimination des défauts d'alignement et de déséquilibre sur les machines peuvent entraîner à eux seuls une réduction de la consommation électrique d'au moins 10 %.

5. Pratique de la maintenance proactive

La maintenance proactive a pour objectif la réduction de l'ensemble des travaux de maintenance et l'optimisation de la durée de vie des équipements par l'élimination systématique des causes de défaillance. Un exemple de maintenance proactive consiste à faire une vérification pré-opérationnelle sur tout nouvel équipement immédiatement après son installation.

L'équipe de maintenance procède, par exemple, à une analyse complète des vibrations sur la machine avant son entrée en fonctionnement.

a. Évaluation initiale
Le succès d'un programme de maintenance conditionnelle basée sur la mesure des vibrations ne repose pas uniquement sur une instrumentation fiable et performante. La personne responsable de son implantation devra aussi considérer les ressources humaines et matérielles disponibles, mais également elle devra s'assurer que les prérequis à la mise en place d'un tel programme sont là.
b. Ressources humaines

Quand les mesures de vibration sont introduites dans le département de maintenance d'une usine, il est courant d'employer le personnel déjà en place. Leur expérience des machines leur permettra d'en concevoir plus rapidement les principes de base.

Selon la taille de l'entreprise, une ou plusieurs personnes s'occupent des mesures de vibrations en suivant une procédure bien définie, puis le ou la responsable du programme évalue les résultats pour détecter les défauts éventuels.

Mais, il arrive fréquemment de voir la prise de mesure et l'analyse réalisées par l'équipe de vibration elle-même, surtout lorsque l'équipe peut compter sur du personnel chevronné.

6. Instruments de mesure

Les instruments de mesure pour la surveillance des vibrations peuvent être regroupés selon une classification qui prend en compte la vitesse de mesure, la précocité de détection et la précision dans le temps quant à la prévision des défaillances.

Instrumentation de base :

Le système d'instrumentation le plus simple consiste en un ensemble combinant un instrument de poche, pour mesurer globalement les vibrations, un stroboscope, pour mesurer la vitesse et les mouvements de la machine, et un casque d'écoute.

Les amplitudes vibratoires peuvent être comparées à des normes générales ou encore à des valeurs de référence établies pour chaque machine. Le stroboscope "fige" pour vous les mouvements alternatifs ou rotatifs, qui peuvent alors être étudiés, et l'écouteur, connecté au mesureur de vibrations, vous relie aux "mécanismes internes" de la machine.

Système portatif d'analyse :

La détection précoce des défauts, le diagnostic et la prévision des défaillances deviennent possibles avec un analyseur de fréquences. Le système idéal est un système portatif capable de résister à des environnements industriels sévères et de sauvegarder les données mesurées.

L'analyse doit pouvoir vous permettre d'établir un diagnostic (simple) sur le site pour chaque point de surveillance et le spectre obtenu comparé automatiquement au spectre de référence pour révéler l'augmentation éventuelle de certaines composantes vibratoires.

Système informatisé :

L'emploi d'un système informatisé est la solution la plus économique lorsque s'accroissent la complexité de détection des défauts et le nombre de points surveillés. Un tel système combine l'analyse ponctuelle avec la détection à l'aide d'un ordinateur pour le diagnostic et l'archivage des données.

Il vous permet d'établir un itinéraire de mesures des vibrations pour l'ensemble des machines couvertes par le programme de maintenance conditionnelle (figure suivante).

Itinéraire de mesures :

La fonction de l'itinéraire fixe est d'assurer le contrôle fréquent de chaque machine de la façon la plus appropriée à la détection des défauts.

7. Prérequis

La réussite d'un programme de maintenance basé sur les mesures de vibrations requiert que soient réunis les éléments suivants.

• L'appui inconditionnel de la direction de l'entreprise à la mise en place du programme et à la modification de celui déjà existant est essentiel pour obtenir la collaboration de tous les secteurs de l'usine affectés par le nouveau programme.

 L'expérience a démontré que l'assistance technique d'un ingénieur à l'équipe de mesure des vibrations aide considérablement à l'introduction du programme et, plus tard, à son expansion au sein de l'entreprise. De plus, ce lien étroit entre l'ingénieur de maintenance et l'équipe de mesure des vibrations permet d'éviter le piège où le succès entier du programme repose sur les épaules d'une seule personne.

 Une équipe motivée dont chacun des membres possède d'abord et avant tout un bon sens de la mécanique. L'expérience vient en second. Vous devez réaliser, si ce n'est déjà fait, que la mesure des vibrations n'est qu'un outil parmi d'autres pour aider le personnel de maintenance dans son travail. La vibration ne saurait remplacer les qualités inhérentes à tout bon mécanicien.

L'outil "vibration" est en ce sens aussi bon que la personne qui l'utilise.

 Une formation approfondie et continue en mesure des vibrations. En effet, l'entreprise doit encourager le personnel de l'équipe de mesure des vibrations à participer activement aux différents séminaires ou perfectionnements offerts par les sociétés œuvrant dans le domaine. Ce genre d'événement favorise les échanges entre collègues d'autres usines tout en contribuant à l'accroissement de leur expertise réciproque.

 Un fournisseur d'instruments capable d'épauler l'équipe dans l'accomplissement de sa tâche, en commençant par un apprentissage de qualité. Un apprentissage qui doit inclure mais non pas se limiter à la seule familiarisation des équipements acquis.

Une connaissance approfondie des différentes techniques de mesure mises de l'avant par le fabricant est essentiel si vous visez un emploi optimal de l'analyse des vibrations.

8. Mise en place du programme

La maintenance conditionnelle est devenue au fil des années un outil incontournable dans les usines où la détection précoce des défauts sur les machines industrielles s'avère essentielle pour assurer la disponibilité maximale des équipements de production.

Il est donc important que vous soyez à tout le moins familier ou familière avec la mise en place d'un programme de maintenance basé sur la surveillance des vibrations.

La mise en place d'un programme est d'abord et avant tout une question d'organisation. Les étapes à suivre sont bien connues. Vous les retrouvez classées en trois grandes catégories, les étapes préliminaires, la surveillance des vibrations et la correction du défaut.

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