Maintenance conditionnelle

MAINTENANCE PRÉVENTIVE ET MAINTENANCE CONDITIONNELLE

Si le terme "maintenance curative" est généralement utilisé à bon escient, les termes "maintenance préventive" et "maintenance conditionnelle" sont encore souvent utilisés à tort comme des synonymes. Voici une définition imagée de ces trois termes fondamentaux.

Maintenance curative

Il s'agit d'une intervention sur un matériel en panne ou défaillant
Exemple: Lorsque je tombe en panne d'essence, je gare ma voiture sur le bord de la route et je vais jusqu'à la pompe avec mon jerricane.
Inconvénient : Indisponibilité provisoire de l'équipement, pertes de production, problème éventuel de ravitaillement (~ disponibilité des pièces de rechange)

Maintenance préventive

Il s'agit de prévoir les interventions de maintenance selon un planning prédéterminé (généralement, les prescriptions du constructeur).
Exemple: Mon véhicule consomme 10 litres/100 km. Mon réservoir contient 50 litres. Entre 490 et 500 km je m'arrête pour faire le plein à la pompe.
Inconvénient : On ne tient pas compte des éléments extérieurs : physionomie du terrain, vélos sur le toit, chargement du véhicule ... Par conséquent, on risque de tomber en panne plus vite que prévu ou de s'arrêter trop tôt.

Maintenance conditionnelle

Il s'agit de réaliser les interventions de maintenance selon des indicateurs de performance ou de comportement provenant de l'équipement ou de l'installation surveillé.
Exemple : Lorsque le voyant lumineux de ma jauge clignote, je sais que je vais devoir m'arrêter parce que mon réservoir est bientôt vide.
Avantage : Intervention sur l'équipement qui donne des signes de faiblesse avant sa défaillance pour éviter des pertes de production, mais au plus juste pour éviter tout arrêt inutile ou prématuré.

Plus précisément, selon la norme AFNOR X 60-010, la maintenance conditionnelle est définie comme «une maintenance préventive subordonnée à un type d'événement prédéterminé (auto diagnostic, information d'un capteur, mesure d'une usure) révélateur de l'état de dégradation du bien.» Sur un site industriel, les principaux objectifs de la maintenance sont de réduire les coûts, de conserver le capital machine, d'augmenter la disponibilité et la sécurité des installations. En complément des maintenances corrective et préventive systématiques, la maintenance conditionnelle est un des moyens les plus sûrs pour y arriver. Le choix des indicateurs dépend essentiellement de leur capacité a décrire l'installation surveillée. Ils sont de deux ordres : les critères de performance (consommation d'énergie, qualité du produit fini...) et les critères de comportement. Parmi ceux-ci, on peut citer de manière non exhaustive les contraintes, le bruit, l'usure, la température, la mesure de vibrations, l'analyse d'huile... Ces trois derniers critères sont le plus souvent utilisés en raison de leur efficacité, de leur réactivité, de leur facilité de mise oeuvre et de la richesse des résultats obtenus. C'est la corrélation de plusieurs critères qui permet d'affiner les diagnostics.

PASSER À LA MAINTENANCE CONDITIONNELLE

“La maintenance conditionnelle permet d'optimiser les opérations de maintenance et surtout de les effectuer au bon moment, au juste coût.”

Aujourd'hui, la course à la rentabilité ne permet plus de faire l'impasse sur la recherche d'une plus grande efficacité d'exploitation de ses équipements. C'est pourquoi il faut en permanence rechercher les meilleurs moyens de combiner technologies et applications pour parfaire les outils qui permettront de prendre systématiquement les bonnes décisions en terme de maintenance et d'exploitation. La finalité de ces efforts ? Optimiser le taux de disponibilité des équipements. La maintenance est un des plus importants centre de coûts de l'entreprise. La maintenance conditionnelle permet d'optimiser les opérations de maintenance et surtout de les effectuer au bon moment, au juste coût. En effet, les coûts d'une politique de maintenance systématique sont incompatibles avec les exigences de productivité de l'entreprise industrielle d'aujourd'hui. De plus, la réduction des effectifs dans de nombreux services, limite les capacités de réaction sur incident, d'où la nécessité d'anticiper les pannes à l'aide de méthodes préventives conditionnelles.

Si aujourd'hui, tous les moyens techniques sont mis à la disposition du responsable maintenance pour mettre ses machines sous haute surveillance, collecter et exploiter des données à l'aide d'instruments sophistiqués ne suffit pas à réaliser une maintenance conditionnelle efficace. De la collecte des données au diagnostic, chaque étape est cruciale et de nombreux pièges jalonnent toute la chaîne de mesure : choix de l'organe à contrôler, technologie à utiliser, mise en œuvre et interprétation des données collectées.

“Un des facteurs de réussite est purement psychologique : il faut admettre d'arrêter l'installation quand elle fonctionne apparemment sans problème”

La réussite d'un programme de maintenance conditionnelle repose pour beaucoup sur la volonté de la hiérarchie (elle doit être consciente de son importance stratégique) et sur les hommes en charge d'effectuer les contrôles et les diagnostics. En clair, il faut que l'entreprise se donne les moyens de réussir et que les techniciens aient la formation et la disponibilité pour cela. Passer à la maintenance conditionnelle ne doit pas relever d'un phénomène de mode : Il ne faut sous-estimer ni la connaissance des machines, ni le niveau technique sur les outils employés, ni la formalisation de l'organisation à mettre en place (qui fait les mesures ? sur quels machines ? quand ? à quel rythme ?...). Un autre facteur de réussite est purement psychologique : il faut admettre d'arrêter l'installation quand elle fonctionne apparemment sans problème.

QUEL RETOUR SUR INVESTISSEMENT ?

S'équiper représente un pari, car le retour sur investissement est toujours difficile à estimer « a-priori », mais le gain peut être rapidement considérable. La comparaison du coût de l'investissement avec celui d'un arrêt de production (même de quelques heures) dû à la défaillance d'un composant mécanique est toujours parlante. Une casse évitée (avec ses conséquences directes et indirectes) peut rentabiliser l'investissement en quelques mois ! Il suffit parfois pour s'en convaincre de faire l'historique des principaux dysfonctionnements rencontrés sur son installation au cours des 12 derniers mois...

“Comment un responsable de maintenance ou d’entreprise peut-il aujourd’hui s’engager sur le respect d’un budget, s’il n’a aucune maîtrise de ses coûts de maintenance ? ”

Aussi, pour convaincre une hiérarchie réticente, les arguments ne manquent pas : la maintenance conditionnelle permet de réduire la durée et améliorer la qualité des interventions, supprimer les interventions réalisées en urgence à un coût maximum, réduire les stocks de pièces de rechange, réduire la durée des pannes et l'indisponibilité de l'outil de production, éliminer les dommages secondaires, améliorer la sécurité etc. On gagne également sur le poste de maintenance préventive en évitant les contrôles systématiques et les remplacements de pièces trop anticipés. Elle permet enfin de mieux gérer son budget exploitation / maintenance en apportant une meilleure visibilité sur les investissements dans ce domaine.

LES TECHNIQUES DE MAINTENANCE CONDITIONNELLE

La gestion d'un projet de maintenance conditionnelle passe nécessairement par une phase de pré-étude. Cette réflexion passe par l'étude des arrêts de production et des coûts de maintenance connus sur le site. Une fois les problèmes identifiés et référencés il est alors possible de définir les axes majeurs de progression. Les techniques de maintenance conditionnelle sont parfois complémentaires, mais plus souvent elles s'appliquent à des éléments mécaniques différents. Les analyses vibratoires/process (température, pression, débit, ...) sont utilisées principalement sur les organes tournants ou alternatifs. La thermographie infrarouge sur les organes électriques/mécaniques statiques. L'analyse d'huile sur les boites de vitesses (réducteurs/multiplicateurs) ainsi que sur les moteurs thermiques.

L'analyse vibratoire

“Les vibrations sont la manifestation la plus évidente de l’apparition de contraintes sur une machine tournante. C’est la réponse de la structure à l’excitation des forces internes et externes”

N°1 au Hit-Parade des techniques de maintenance conditionnelle, l'analyse vibratoire représente 50% du marché. La mesure vibratoire permet d'affirmer qu'une machine présente un défaut et de définir quel est l'organe défectueux. Cette méthode est devenue un paramètre incontournable, grâce à sa facilité de mise en œuvre et à la richesse du signal dynamique mesuré. Les vibrations sont la manifestation la plus évidente de l'apparition de contraintes sur une machine tournante. C'est la réponse de la structure (mobilité) à l'excitation des forces internes et externes (Vibrations = Force x Mobilité). Dans le cadre de la maintenance conditionnelle, l'évolution de la valeur dans le temps est plus significative que la valeur instantanée. Pour collecter les données nécessaires à la mesure et l'analyse, on utilise des capteurs dont le rôle est de transformer l'énergie mécanique dispensée par la machine en un signal électrique proportionnel mesurable de manière reproductible.

La thermographie infraouge

“La thermographie permet de donner une vision thermique de la surface des objets mesurés. Ce type de mesure se réalise à distance, sans contact et donc sans perturber le fonctionnement des installations. ”

La thermographie infrarouge est basée sur le principe de la mesure du rayonnement électromagnétique. Chaque corps émet son propre rayonnement qui dépend directement de sa température et de sa nature. Selon la technologie utilisée, ce rayonnement est mesuré dans un domaine de longueur d'ondes compris entre 3-5µm ou 8-12µm. A ces longueurs d'ondes, l'œil humain est absolument insensible. Appliquée à la maintenance, un défaut sur un équipement entraîne généralement une différence de température comme chez l'homme, ou une maladie se traduit par une augmentation de la température. Aujourd'hui, la majeure partie des applications traitées sont réalisées dans le domaine électrique, mais en mécanique, la thermographie sera une technique complémentaire à l'analyse vibratoire. Elle aura pour principal avantage d'être rapide, sans contact et pourra mettre en évidence de nombreux problèmes sur des organes mécaniques : Paliers de moteurs, de réducteurs, problèmes d'équilibrage, problèmes d'alignement ...

Le diagnostic par analyse d'huile

“Le lubrifiant est à la machine ce que le sang est à l’organisme. Il reflète le comportement et l’état du système dans lequel il circule”

La lubrification revêt une importance primordiale dans le fonctionnement de tous les systèmes mécaniques. Le lubrifiant est à la machine ce que le sang est à l'organisme. Il reflète le comportement et l'état du système dans lequel il circule. L'analyse d'huile est une méthode intéressante pour assurer la santé et la longévité des machines. Sa mise en œuvre est simple et les informations fournies permettent des diagnostics précis. De plus, l'investissement est faible en contrepartie de l'information apportée et des coûts générés par des arrêts non programmés. L'analyse des lubrifiants en service contribue à optimiser les coûts de maintenance (directs et indirects) par une meilleure connaissance de l'état des machines et de l'évolution du lubrifiant. Cette technique s'applique à l'ensemble du parc des machines lubrifiées. Cette méthode est complémentaire des suivis par analyses vibratoire et thermographique. C'est par une coopération étroite entre le responsable maintenance et des techniciens spécialisés dans le suivi des lubrifiants que s'obtiennent dans ce domaine les meilleurs résultats.

PEUT-ON EXTERNALISER LA MAINTENANCE CONDITIONNELLE ?

La réponse ne tient pas en un mot. Elle dépend du type d'industrie, de la qualification du personnel disponible en interne et de la technologie concernée. Dans le cas d'une usine dont le procédé repose sur deux ou trois machines ou équipements stratégiques, l'exploitant aura tendance à effectuer en interne les mesures courantes et à faire appel à l'extérieur en cas de problème pour mettre en œuvre, le cas échéant, des moyens puissants.

Dans le domaine de l'analyse vibratoire, on peut aujourd'hui efficacement réaliser les mesures en interne quitte à sous-traiter le diagnostic et l'analyse, d'autant que les moyens de communication modernes permettent une grande réactivité. L'inconvénient de cette solution pour l'exploitant peut-être une perte de connaissances de son outil de production et l'incapacité à valoriser l'expérience acquise et la base de données constituée. C'est pourquoi certains exploitants choisissent une autre voie : sous-traiter la prise de mesures et conserver en interne la maîtrise des moyens de mesure et de traitement informatique des données acquises. C'est le cas notamment des grands industriels de la pétrochimie ou de la sidérurgie.

Pour la thermographie infrarouge, c'est un peu différent. La prise en main de la caméra est souvent très facile et intuitive, les constructeurs développant des outils de plus en plus légers et simples d'utilisation. En ce qui concerne l'analyse des thermogrammes, bien que cette tâche soit devenue plus aisée grâce à l'amélioration de la qualité des images, un stage de formation est souvent souhaitable. Ainsi, si a une époque un opérateur en thermographie devait être un grand spécialiste, la thermographie est devenue un outil facile à utiliser et à mettre à disposition des compétences électriques, mécaniques, réfractaire, des opérateurs. En thermographie, c'est la connaissance de l'installation qui reste primordiale.

Enfin, dans le domaine de l'analyse d'huile, si certaines techniques visent à faire des mesures en interne pour établir un premier diagnostic (par exemple le comptage de particules en ligne), la corrélation existant entre les résultats de ces techniques avec les mesures effectuées en laboratoire est généralement assez faible. Cependant ces mesures réalisées en atelier ont le mérite de pouvoir donner une première indication qui pourra ensuite être confirmée. On peut même imaginer une certaine complémentarité entre ces mesures de terrain et les mesures en laboratoire. A l'inverse, il faut bien comprendre que pour qu'un diagnostic soit efficace, il est indispensable qu'il prenne en compte le contexte de la machine et de son environnement. Lorsqu'un laboratoire spécialisé étudie le résultat d'analyse d'une nouvelle machine, l'ingénieur en charge du diagnostic a immédiatement à sa disposition des éléments de comparaison concernant les résultats de cette analyse avec l'ensemble des résultats existants dans sa base de données de toutes les machines identiques ou proches précédemment étudiées.

EN CONCLUSION, QUELQUES CONSEILS POUR BIEN COMMENCER...

Plus que dans tout autre domaine, les causes d'échec d'un programme de maintenance conditionnelle dépendent moins souvent des outils choisis que de la méthode appliquée. L'investissement en matériel est souvent la préoccupation principale des responsables maintenance alors que le succès du projet repose essentiellement sur l'organisation mise en place. Pour y remédier, il est toujours préférable de s'entourer des conseils d'une société d'ingénierie de maintenance spécialisée dans ce domaine qui saura vous accompagner durant la mise en place de votre projet en structurant et validant :

- Le choix des méthodes et des moyens, en fonction des caractéristiques des équipements à surveiller
- Le choix des fournisseurs et du matériel
- L'organisation des équipes
- La formation des utilisateurs
- L'initialisation de la surveillance (base de données)
- La formalisation / transmission des résultats de diagnostics
- Le support au diagnostic