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INSTITUT POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE N° attribué par la bibliothèque ||||

INSTITUT POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE N° attribué par la bibliothèque |__|__|__|__|__|__|__|__|__|__| T H E S E pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’Institut polytechnique de Grenoble Spécialité : « Génie Industriel » préparée au laboratoire G-SCOP (Laboratoire des Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production) dans le cadre de l’Ecole Doctorale « Ingénierie-Matériaux Mécanique Energétique Environnement Procédés Production» présentée et soutenue publiquement par Aymen MILI Le 21 octobre 2009 Vers des méthodes fiables de contrôle des procédés par la maîtrise du risque Contribution à la fiabilisation des méthodes de process control d’une unité de Recherche et de Production de circuits semi-conducteurs DIRECTEURS DE THESE : Michel TOLLENAERE & Stéphane HUBAC JURY M. Benoit Iung , Président M. Maurice Pillet , Rapporteur M. Daniel Noyes , Rapporteur M. Stéphane Dauzère-Pérès , Examinateur M. Michel Tollenaere , Directeur de thèse M. Stéphane Hubac , Directeur Industriel M. Ali Siadat , Co-encadrant M. Samuel Bassetto , Co-encadrant « La logique n'est rien d'autre qu'une description de l'action de penser et dans la plupart des cas la suit » Ibn Khaldoun Ibn Khaldoun Ibn Khaldoun Ibn Khaldoun « I know you believe you understand what you think I said, but I am not sure you realize that what you heard is not what I meant. » W.E. Deming W.E. Deming W.E. Deming W.E. Deming REMERCIEMENTS Avant de commencer ce manuscrit je souhaite adresser quelques remerciements à tous ceux qui ont contribué à ce travail et m’ont permis d’aboutir à la fin de ces trois années de thèse. Je remercie monsieur Benoit Iung, mon ancien professeur à l’ISIAL, d’avoir accepté de présider mon jury de thèse et pour ses remarques et critiques sur mon rapport. Je remercie messieurs Maurice Pillet, Daniel Noyes et Stéphane Dauzere-Peres pour le temps qu’ils ont pris pour rapporter mon travail, leurs remarques constructives et leur disponibilité pour répondre à mes questionnements. Cette thèse a été encadrée par une équipe de chercheurs et industriels dont je me félicite d’avoir travaillé avec eux et partager leur expérience : Un grand merci pour vous Mr Michel Tollenaere, pour m’avoir encadré, conseillé et pour votre temps que vous avez consacré à diriger mes travaux. Merci pour votre présence et soutien continus… Merci à vous Mr Stéphane Hubac, pour tous ce que vous avez fait dès le premier jour au dernier de ma thèse. Je pense être parmi les rares qui ont eu cette chance de vous avoir comme directeur : l’expert et l’homme. Mr Alain Deleporte, je ne saurai vous remercier pour votre soutien et encadrements continus. Vous m’avez intégré au sein de l’entreprise et vous avez toujours répondu à mes questions. J’ai eu un énorme plaisir de travailler et échanger avec vous. Mr Ali Siadat, sans votre recommandation cette thèse n’aura pas eu lieu, j’en suis reconnaissant. Ton encadrement, tes encouragements et tous ce que t’as fait pour moi je souhaite que ca continue par une amitié… Mr Samuel Bassetto, merci pour tout… t’as passé beaucoup de temps à m’encadrer à me diriger et sans ton encadrement je ne saurai avancer dans ma thèse et mes recherches. Merci pour ce plaisir que j’ai eu pour travailler avec vous et pour le temps qu’on a passé ensemble espérant que ca continue. Merci à tous mes amis et collègues à ST et G-scop, mes amis de Grenoble et de Metz. On a passé des bons moments mais ca passe vite… Sans ma famille et leur soutien dès mon arrivée en France, cette thèse n’aura aboutit. Les mots ne suffiront jamais à te remercier mon très cher papa « SI Khaled el MILI », tu es toujours mon exemple, le père, l’ami qui a su faire son devoir. Tu m’as accompagné, soutenu et encadré depuis toujours. Cette thèse est le fruit de ton soutien et elle est pour toi… Ma très chère maman « Ommi Rachida », je ne saurai ni comment le dire ni comment l’écrire : je veillerai toute ma vie à te rendre un petit bout de ce que tu m’as donné d’amour et de soutien. Merci du fond du cœur… Tous mes remerciements sont à mes frères Abdel Hakim et Mehdi, qui m’ont soutenu, aidé dans les moments les plus difficiles. Tu es toujours dans mes pensées, merci pour ta patience, ta présence à mes côtés … ma très chère fiancée « Rawya » notre vie est à nous… Merci à tous ! SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE ......................................................................................................................... 1 CHAPITRE I : LES METHODES DE CONTROLE DES PROCEDES & LE CONTEXTE INDUSTRIEL ...... 7 I. INTRODUCTION : ............................................................................................................................................ 9 II. LA MICROELECTRONIQUE ................................................................................................................................. 9 1- Les composants semi-conducteurs ...................................................................................................... 9 2- Les applications industrielle des composants ST ............................................................................... 11 3- La production de puce dans un environnement "salle blanche" ....................................................... 11 III. INTRODUCTION AU CONTROLE DES PROCEDES (PROCESS CONTROL) ........................................................................ 13 1- Contexte général du contrôle des procédés ...................................................................................... 13 2- Cartographie du process control ST Crolles ....................................................................................... 13 IV. LES ANALYSES DE RISQUES CHEZ ST .................................................................................................................. 15 1- Pourquoi les Analyses des Risques ..................................................................................................... 15 2- Comment sont-elles intégrées ? ........................................................................................................ 16 3- Constat du déploiement .................................................................................................................... 16 V. PROBLEMATIQUE DE LA THESE ........................................................................................................................ 17 1- Analyse des risques liés aux dérives équipements ............................................................................ 18 2- La gestion des plans d’actions ............................................................................................................ 19 VI. CONCLUSION : ............................................................................................................................................ 20 CHAPITRE II : APPORT D’ANALYSE DE RISQUE EN MAINTENANCE PAR UNIFICATION DES PLANS D’ACTION ....................................................................................................................................... 21 I. INTRODUCTION : .......................................................................................................................................... 23 II. LES ANALYSES DES RISQUES : .......................................................................................................................... 23 1- Quelques définitions : ........................................................................................................................ 24 2- Processus de gestion des risques : ..................................................................................................... 26 3- Pourquoi les AMDEC – ou analyses de risque ? ................................................................................. 27 4- Les méthodes d’analyse des risques : ................................................................................................ 28 5- Typologie des risques industriels : ..................................................................................................... 29 6- Synthèse: Les analyses des risques entre avantages et inconvénients : ............................................ 31 III. LES ANALYSES DES RISQUES DANS UN PROCESSUS DE MAINTENANCE ....................................................................... 32 1- Bref aperçu sur l’évolution de la fonction maintenance .................................................................... 32 2- Les risques et la maintenance : Risk Based Maintenance .................................................................. 33 3- RBM : domaines et quelques cas d’application ................................................................................. 35 4- Synthèse : constat et améliorations possibles ................................................................................... 36 IV. LES METHODES DE GESTION DES PROBLEMES ‘QUALITE’ ....................................................................................... 37 1- PDCA, une dynamique d’amélioration continue ................................................................................ 37 2- Le risque dans un cycle PDCA............................................................................................................. 38 3- Résolution des problèmes Plans d’actions : types et gestion actuelle .............................................. 41 4- Plan d’actions ou processus de décision ? ......................................................................................... 43 5- Une intégration du risque, de l’expertise et des évènements ? ........................................................ 44 V. SYNTHESE ET CONTEXTE DE PROPOSITION : ........................................................................................................ 46 1- Comment apprend-on des évènements réels ? ................................................................................. 47 2- Risk Based Maintenance « Dynamique » : suivi et mise à jour ? ....................................................... 48 3- Des plans d’actions unifiés : les Risques sont-ils pris en compte ? .................................................... 48 VI. CONCLUSION : ............................................................................................................................................ 49 CHAPITRE III : VERS UNE GESTION DYNAMIQUE DES RISQUES BASES SUR LES DONNEES DE PRODUCTION ...................................................................................................................................... 51 I. INTRODUCTION : .......................................................................................................................................... 53 II. LES RISQUES DANS UN SYSTEME DE MAINTENANCE : ............................................................................................ 53 1- Les politiques de maintenance : ........................................................................................................ 54 2- Le rôle des analyses des risques dans l’optimisation des priorités de maintenance ......................... 55 III. LE MODELE D’UNE GESTION DYNAMIQUE DES RISQUES MAINTENANCE, RISK BASED MAINTENANCE DYNAMIQUE RBMD .. 57 1- La gestion des évènements maintenance .......................................................................................... 57 2- Proposition ......................................................................................................................................... 58 3- Panne équipement vs risque .............................................................................................................. 61 4- Mise à jour dynamique de la base des risques .................................................................................. 62 5- Modèle de données : ......................................................................................................................... 63 6- Application opérationnelle ................................................................................................................ 65 IV. CAS D’APPLICATION : .................................................................................................................................... 67 1- La structure des données risques et les données des pannes ........................................................... 68 2- La maintenance des équipements lithographie ................................................................................. 68 3- Implémentation de l’approche .......................................................................................................... 69 4- Résultats ............................................................................................................................................. 72 V. CONCEPTUALISATION DE L’APPROCHE POUR TOUTES LES DONNEES DE PRODUCTION .................................................. 75 1- Modélisation des sources d’évènements en entreprise .................................................................... 75 2- Lien entre analyse de risque et gestion des problèmes. .................................................................... 76 VI. CONCLUSION .............................................................................................................................................. 79 CHAPITRE IV : UNIFICATION DU PROCESSUS DE GESTION DES PLANS D’ACTIONS ...................... 81 I. INTRODUCTION: .......................................................................................................................................... 83 II. LA GESTION D’UN PLAN D’ACTIONS .................................................................................................................. 84 1- Définitions .......................................................................................................................................... 84 2- Méthodes ........................................................................................................................................... 84 3- Exemple du semi-conducteur ............................................................................................................ 86 4- Besoins… ............................................................................................................................................ 88 III. FMECA VS 8D ........................................................................................................................................... 88 1- Le processus 8D en détail ................................................................................................................... 90 2- La gestion actuelle (courante) des 8D et FMECA ............................................................................... 91 IV. VERS UNE GESTION UNIFIEE DES PLANS D’ACTIONS, RBAP: RISK BASED ACTIONS PRIORITIES ...................................... 92 1- Liens possibles entre FMECA et 8D .................................................................................................... 92 2- Diagramme d’activités ....................................................................................................................... 93 3- Décision multicritère .......................................................................................................................... 96 4- Modèle de gestion des données communes ..................................................................................... 97 V. IMPLEMENTATION DE L’APPROCHE .................................................................................................................. 99 1- Cas d’utilisations ................................................................................................................................ 99 2- Actions parallèles : analyse du niveau de risque et de la criticité des évènements ........................ 102 3- Algorithme de traitement des évènements opérationnels.............................................................. 104 4- Convergence vers un plan d’actions unifié RBAP ............................................................................. 106 VI. DEPLOIEMENT INDUSTRIEL ........................................................................................................................... 106 1- Développement de l’application ...................................................................................................... 107 2- Indicateurs de performance ............................................................................................................. 108 3- Exemple et cas uploads/Geographie/ aymen-mili-vers-des-methodes-fiables-de-controle-des-procedes-par-la-maitrise-du-risque.pdf