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28 t e c h n o l o g i e 1 6 1 a v r i l 2 0 0 9 28 t e c h n o l o g i e 1 6 1 a v r i l 2 0 0 9 L a fiabilité d’un composant exprime la probabilité qu’il fonctionne correctement (sans défaillance) pendant un temps déterminé dans des conditions (que l’on appellera conditions de base) fixées de manière précise. Ce qui signifie que l’on doit définir sans ambiguïté : – ce qu’est un fonctionnement correct ; – la variable temps adoptée, c’est-à- dire l’unité d’usage la plus signifi- cative (heure, kilomètre, nombre de cycles…). Cette définition de la fiabilité entraîne trois commentaires : ● L’expert maintenance, l’acheteur ou l’utilisateur d’un équipement sont tri- butaires de la fiabilité de celui-ci. Quel programme de maintenance adopter pour maintenir la disponibilité de cet équipement ? Quelle sera la durée de vie du bien que j’achète ? Quel sera ses coûts de maintenance (coût de – budgéter les grosses révisions ou le renouvellement du matériel. Pour assurer efficacement leur fonction, les responsables mainte- nance doivent posséder certaines notions de fiabilité. ● La définition de la fiabilité utilisée montre bien que son domaine englobe les probabilités, donc les statistiques et les mathématiques. La fiabilité peut faire l’objet de développements mathématiques « généreux » et en même temps d’hypothèses très sim- plificatrices. Dans mon livre Fiabili- ser les équipements industriels (voir en encadré), j’ai voulu, à partir de quelques notions théoriques simples, fournir aux différents acteurs de l’entreprise (conception, ingénierie, BE, méthodes, qualité, production, maintenance) les éléments de base sur lesquels s’appuient les études de fiabilité. Il faut aussi avoir conscience qu’un phénomène de fiabilité ne peut se réduire à l’application de lois statisti- ques. Une étude de fiabilité nécessite obligatoirement une expertise physique des organes ou composants étudiés et peut-être même de ceux qui leur sont liés. Apprendre la fiabilité, c’est déjà comprendre le besoin de qualité du retour d’expérience et savoir organi- ser la collecte des informations. On doit aussi garder à l’esprit que les statistiques ne s’appliquent qu’à des phénomènes aléatoires, donc dus au hasard. Or un compo- sant ou un équipement (on fera le distinguo entre ces deux notions) maintenance + coût de défaillance + coût des stocks de pièces de rechange) durant toute sa durée d’exploita- tion ? Quel est le risque d’incident ou d’accident encouru en utilisant cet appareil ? ● Dans l’industrie, la fonction main- tenance existe parce que, les compo- sants d’un équipement présentant une certaine probabilité de défaillance, il est nécessaire de prévenir celle-ci ou de réparer si l’on n’a pas su éviter la panne. Bien entendu, la fonction maintenance est aussi nécessaire parce que les exploitants « cassent » le matériel. Maintenir c’est : – dépanner parfois ; – programmer, réaliser, améliorer les actions de prévention ; – définir les paramètres de gestion des pièces de rechange ; – exploiter les résultats de marche des équipements pour améliorer la politique de maintenance et diminuer ses coûts ; – tendre vers le « sans-mainte- nance » ; Les contraintes financières mais aussi de sûreté de fonctionnement obligent concepteurs et responsables maintenance à améliorer la fiabilité des équipements. Un responsable maintenance doit assurer la disponibilité des équipements au coût optimal. Il est nécessaire qu’il détermine la meilleure politique de prévention et de gestion des pièces de rechange. Il s’appuiera sur un retour d’expérience pour évaluer la fiabilité des équipements, tendre vers une prévention primaire (supprimer la cause première des défaillances), et diminuer ainsi les exigences de maintenance. Ce que les Japonais traduisent par la « prévention de la maintenance » ou le « sans-maintenance ». La fiabilité des équipements industriels JEAN BUFFERNE [1] mots-clés machine, maintenance, production [1] Ingénieur conseil (BFN Conseils). [2] Les chiffres en gris entre crochets renvoient à la bibliographie. a v r i l 2 0 0 9 t e c h n o l o g i e 1 6 1 29 a v r i l 2 0 0 9 t e c h n o l o g i e 1 6 1 29 ● Causes spéciales ou sporadiques ou assignables (secousses) Elles sont soudaines, peu fréquentes, issues d’événements passagers peu nombreux et identifiables : erreurs de manipulation, mauvais montage ou réglages, pièces défectueuses, dégradations forcées au sens de la TPM [1][2]. On dit qu’un système est dans un état stable ou sous contrôle statisti- que lorsqu’on a supprimé dans celui-ci toutes les causes spéciales. On ne peut faire de prévisions rationnelles relatives à la fiabilité d’un équipement (performances, coûts de maintenance, programme de pré- vention, consommation de pièces de rechange) que s’il est dans un état stable ; comme le rappelle J. M. Juran, « ce n’est qu’après avoir établi un état de contrôle statistique que l’on peut s’engager vers l’amélioration d’un sys- tème » (W. E. Deming, Hors de la crise, trad. J.-M. Gogue, Economica). Prenons l’exemple d’un roulement à billes. Dressons un inventaire non exhaustif des causes possibles de dégradations : ● Phénomène naturel de vieillissement (fatigue et usure) ● Mauvais montage (mode opératoire, mais aussi dégradation des tolérances, des états de surface après différents remplacements) ● Mauvaise lubrification ● Présence sporadique de contraintes trop sévères : vitesse, charge axiale, charge radiale (les constructeurs de 1 La durée de la mission pour le calcul de la fiabilité Pour aller plus loin L a performance économique d’une entreprise est dépendante de la fiabilité de son matériel. La compréhension de la fiabilité et de ses bases mathématiques est donc indispensable aux responsables maintenance pour mieux organiser en interne leur fonction ou mieux définir et négocier leurs contrats d’externalisation. Les concepteurs d’équipements doivent intégrer la fiabilité dans leurs projets. Ce guide propose les bases d’une politique raisonnée de conception et de maintenance : choix des composants, type de maintenance, périodicité des opérations de prévention, détermination des stocks de pièces de rechange, qualité du retour d’expérience, essentielle à l’amélioration des investissements. Ingénierie, bureau d’études et méthodes maintenance trouveront dans cet ouvrage, de façon accessible, les outils mathématiques pour définir les conditions optimales d’exploitation des équipements (production et maintenance). Sans oublier les services après-vente (SAV) des constructeurs, qui ont l’obligation de fournir à leurs clients leurs préconisations en matière de maintenance, de prévention et de pièces de rechange. L’auteur Ingénieur EEIM, diplômé de l’ICG, instructeur TPM certifié par le Japan Institute of Plant Maintenance, il accompagne les entreprises dans leur démarche TPM et l’organisation de leur fonction maintenance. Il a une expérience de maintenance mais aussi de direction industrielle et de contrôle de gestion. Son ouvrage a été réalisé à partir des cours de maintenance-fiabilité qu’il assure à l’ISTP (Institut Supérieur des Techniques Productiques) de Saint-Étienne. Auteur : Jean Bufferne Éditeur : Éditions d’organisation Fiabiliser les équipements industriels font partie d’un système qui, sui- vant la théorie des variations telle qu’elle a été élaborée par Walter A. Shewhart, puis Joseh M. Juran et W. Edwards Deming, est soumis à un grand nombre de contraintes dont les causes appartiennent à deux familles différentes : ● Causes communes ou aléatoires Dues au hasard, fréquentes, d’effet individuel faible, elles ont des origines nombreuses et variées, indépendan- tes les unes des autres et très diffi- cilement identifiables, telles que le spectre des contraintes subies par un composant. Selon Émile Borel, un phénomène aléatoire est un phéno- mène résultant de la présence simul- tanée de trois conditions : un grand nombre de causes, indépendantes les unes des autres, aucune d’entre elles n’étant prépondérante. 30 t e c h n o l o g i e 1 6 1 a v r i l 2 0 0 9 30 t e c h n o l o g i e 1 6 1 a v r i l 2 0 0 9 roulements à billes définissent une valeur L10, durée de vie en millions de tours pour une fiabilité de 90 %, qui tient compte du type du roulement, de la charge qu’il supporte, de sa vitesse et de son mode de lubrification) ● Impuretés dans le roulement ● Dégradation d’un organe en rela- tion avec lui (blocage, désalignement, casse, etc.) la GMAO (Gestion de Maintenance Assistée par Ordinateur), le tech- nicien qui analysera l’historique du roulement pour construire un plan de prévention ou définir les paramètres de gestion de stock sera en droit de penser que l’on a confondu cet outil informatique avec une « Gestion de Miracle Assistée par Ordinateur ». Une meilleure connaissance théorique de la fiabilité devrait éviter aux responsa- bles maintenance quelques erreurs : ● Croire qu’on ne peut pas estimer la fiabilité d’un équipement de pro- duction. ● Confondre le MTBF (Mean Time Between Failure), temps moyen de fonction entre pannes (paramètre d’une loi de fiabilité), et la moyenne arithmétique des durées de bon fonc- tionnement calculée à partir d’un historique sur lequel on a enregistré les durées de fonctionnement entre pannes (indicateur préconisé en ges- tion de maintenance). Rappelons que le MTBF au uploads/Management/article-fiabilite-revue-technologie-cndp.pdf