Chapitre 2:
Défaillances et méthodologie
d’analyse quantitative
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Aspect économique de la maintenance
Coût
Pas assez de
préventif
Trop de
préventif
Coûts totaux de maintenance
Coût de maintenance corrective
Coût de maintenance préventive
XM=X1+X2
M
Coût total
optimisé
Coût des actions
préventives
X2
X1
0%
30%
Niveau optimal
du préventif
Coût de maintenance
corrective
60%
90%
Répartition des heures
La maintenance doit être économique. C'est-à-dire, elle ne doit être ni sommaire (ou brève), ni surabondante (excessive).
Pour un équipement donné, il existe un optimum économique qui prouve que « faire de la maintenance, n’est pas faire du
préventif à tout prix ».
Il existe une zone de maintenance à coût optimal qui peut être déterminée en fonction des coûts dus au correctif et aux
actions préventives
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2
t
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n
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i
n
a
m
Un mauvais
emploi
Due à l’application de contraintes au-delà des possibilités données du système (pression surélevée par exemple).
une faiblesse
inhérente
Il s’agit d’une faiblesse inhérente/intrinsèque au système lui-même lorsque les contraintes ne sont pas
au-delà des possibilités données du système (défaut de conception par exemple).
Défaillance
première
La cause directe ou indirecte n’est pas la défaillance d’un autre système (exemple système
d’alimentation d’un palier de l’arbre d’une motopompe).
Défaillance
seconde
la cause directe ou indirecte est la défaillance d’un autre système.
n
e
i
b
u
d
e
i
v
Se
manifeste
au début
Se produisant durant le cycle de vie utile
du bien
du
Se produit à la fin du cycle de
des
produit
vie
processus de détérioration par
corrosion,
usure,
échauffement, etc.
par
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3
Défaillancesd’usureDéfaillances aléatoiresDéfaillances précocesTx de défaillanceTemps
Défaillance
partielle
La déviation d’une ou de plusieurs caractéristiques opératoires au-delà des limites spécifiées,
mais telle qu’elle n’entraine pas une disparition complète de la fonction requise.
Défaillance
complète
La déviation d’une ou de plusieurs caractéristiques opératoires au-delà des limites qui entraîne
une disparition complète de la fonction requise.
Défaillance
intermittente
Défaillance s’effectuant pendant une durée limitée, à la fin de laquelle le système retrouve son
aptitude à accomplir sa fonction requise, sans avoir été soumis à une action corrective externe
(souvent répétitive).
Défaillance soudaine
Qui n’aurait pas pu être prévue par un examen ou une surveillance antérieurs.
Défaillance progressive
Qui aurait pu être prévue par un examen ou surveillance antérieurs.
e
d
é
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g
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Publicité
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r
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p
p
a
d
’
Défaillance
catalectique
Qui est à la fois soudaine et
complète.
Défaillance
par
dégradation
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Qui est à la fois progressive et
partielle.
4
Niveau de performanceTempsseuil depertede lafonctionTBFNiveau de performanceTempsseuil depertede lafonctionTBFt
Refus de
démarrer
fonctionnement dégradé
Perte de
la fonction
Refus de
s'arrêter
Modes génériques
de défaillance
Résultat de la
défaillance
Fonctionnemen
t intempestif
La panne: est l’inaptitude d’un dispositif à accomplir
une fonction requise, dès l’apparition d’une défaillance.
Le défaut: est tout écart entre la caractéristique observée sur
le dispositif et la caractéristique de référence lorsque celui-ci
est en dehors des spécifications.
Défaillance
Fonction voulu
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Quantitative
Prévisionnelle
Historique et équipement
A la phase de conception ou après retour d’expérience
Analyse de
la
défaillance
i
e
r
è
n
a
m
e
d
t
i
o
S
Qualitative
Données du diagnostique et de l’expertise de défaillance
Objectifs
L’importance de l’analyse provient du fait que certaines
défaillances n’ont que peu d’importance en termes d’effet et
de coût.
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Quelles défaillance
traiter en priorité ?
Quelles type de
maintenance mener?
6
son amplitude (partielle
ou complète)
« l’identification de la cause probable de défaillance
à l’aide d’un raisonnement logique fondé sur un
ensemble d’informations provenant d’une
inspection, d’un contrôle ou d’un test »
sa vitesse
(progressive
ou soudaine)
Manifestation de
la défaillance
par
son caractère
(permanente,
fugitive ou intermittente)
Diagnostic et
expertise
Symptômes
VTOAG, mesures, défauts de qualité
La vue (V)
Le toucher (T)
L’odorat (O)
L’auditif (A)
Le goût (G)
fissures, fuites,
déconnection,
dégradations
mécaniques
Sensation de
chaleur, de
vibration,
Estimation
d’un état de
surface.
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la présence de
produits
particuliers,
«Odeur de
brûlé»
Détection de
bruits
caractéristique
s (frottements,
sifflements). *
Identification
d’un produit
(fuite).
Selon la norme NF EN 13306
« l’ensemble des actions menées
pour la détection de la panne, sa
localisation et l'identification de la
cause »
C’est l’expertise de la
défaillance, c’est-à-dire,
l’identification du mécanisme
de cette défaillance.
L’art de détecter de façon précoce
un défaut avant qu’il ne conduise à
un état de défaillance donc de
panne.
Le diagnostic
Constataion d’une défaillance
Recherche de causes possibles
Identification des hypothèses
Publicité
𝑉é𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛
Vérifier l’hypothèse
suivante
Réparation
Test
Compte Rendu
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Arbre de défaillance: représentation symbolique
Principales portes logiques et table de vérité
Porte OU :
A
B
S
Le système S sera défaillant si les composants
A OU B sont défaillants. C’est le modèle ˝série˝.
B
0
0
0
S
1
0
1
OU
A
0
1
Porte ET :
B
A
S
Le système S sera défaillant si les composants
A ET B sont défaillants.
C’est le modèle ˝parallèle˝ ou ˝redondant˝.
ET
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Arbre de défaillance: représentation des événements de base
Rectangle
Losange
Double
losange
Cercle
Triangle
Triangle
inversé
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représente un événement (sommet ou intermédiaire) résultant de la combinaison d’autres
événements.
représente un événement non élémentaire dont les causes ne sont pas recherchées.
représente un événement non élémentaire dont le développement est à faire ultérieurement.
représente un événement élémentaire, le plus souvent, la défaillance d’un composant.
La partie de l'arbre qui suit le premier symbole se retrouve identique, sans être répétée, à l'endroit
indiqué par le second symbole
La partie de l'arbre qui suit le premier symbole se retrouve semblable mais non identique à
l'endroit indiqué par le second symbole.
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Exemple1: Arbre de défaillance relatif à la perte d’éclairage
d’un poste de travail
Exemple2: Température d’un fluide
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Arbre de défaillance: application
Construire l’arbre de défaillance du système suivant:
Le début de l’arbre sera alors:
ER : le système utilisateur est non alimenté si:
«Débit nul en aval de V1» ET «Débit nul en aval de V2».
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Arbre de défaillance: application
Le début de l’arbre sera alors:
La suite de l’arbre est la suivante:
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Arbre de défaillance: application
Défaillance première : blocage de la vanne en position fermée
(un vieillissement)
Événement élémentaire "V1 bloquée fermée".
Défaillance de commande : puisque la vanne est manuelle, cette
défaillance serait due à l'opérateur qui n'aurait pas ou mal
effectué l'ouverture de V1
événement
défaillant »
élémentaire
«opérateur
développé
non
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Arbre de défaillance: application
Défaillance première : pas de rotation de la pompe
événement élémentaire « P1 - Pas de rotation »
Défaillance secondaire : défaillance due à une cause extérieure ou à
une utilisation particulière. Ici un corps étranger qui obstrue la pompe
Événement élémentaire non développé: « Défaillance secondaire
de P1 »
Défaillance de commande : puisque la pompe est électrique, cette
défaillance serait due à la perte de la source d'énergie
événement élémentaire: Perte source d'énergie
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Arbre de défaillance: quantification
Pour cela on utilisera le taux de défaillance élémentaire estimé pour chaque composant noté 𝜆𝑖,
𝑖 = 1. . 𝑛 (composants) en appliquant l’algèbre des probabilités:
Porte ET:
Porte OU:
Exemple:
Grace à la redondance active d’ordre 2 ( fonction ET à 3 portes) le système présente une grande
sécurité d’usage. Celle-ci doit être jugée économiquement. (ratio fiabilité/coût)
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1nii1nii575121210510105531312341021010210EExercice ADD– Unité de production de vapeur
Le schéma de principe d’une unité de production de vapeur (UPV) est donné figure
suivante.
L’UPV comporte deux chaudières alimentées en combustible et en eau.
Elle possède également un système de rejet des produits de combustion permettant
de respecter l’environnement.
La vapeur produite par les deux chaudières alimente deux utilisateurs, U1 et U2.
On définit deux niveaux de performance :
Niveau de performance 1 : les deux utilisateurs U1 et U2 sont alimentés avec
deux chaudières en fonctionnement nominal.
Niveau de performance 2 : si une seule des deux chaudières fonctionne, seul
l’utilisateur U1 est alimenté. En fait, cet utilisateur est considéré prioritaire, et
en cas de défaillance d’une chaudière, l’utilisateur U2 est délesté (déconnecté
du réseau de distribution) en faveur de l’utilisateur U1.
Combustible
(charbon + fuel)
Chaudière 1
Eau
Chaudière 2
Déchets
Vanne
d’admission
U1
U2
Étudier qualitativement, avec la méthode des Arbres de défaillances, l’Événement Redouté:
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«Non alimentation de l’utilisateur U1»
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Exercice ADD- Unité de production de vapeur Correction
non alimentation utilisateur U1
pas de vapeur en sortie chaudières
pas de distribution vapeur
chaudière 1 HS
chaudière 2 HS
rupture
réseau de distribution
fermeture intempestive
vanne admission
A
B
défaillance
chaudière1
C
défaillance
système
d’évacuation
des déchets
E
chaudière1
non alimentée
manque
eau
manque
combustible
F
G
défaillance
chaudière2
D
défaillance
système
d’évacuation
des déchets
E
chaudière2
non alimentée
manque
eau
manque
combustible
F
G
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2.Définir un critère
de sélection des sujets
1.Collecter les données
relatives au problème
3.Classer les sujets dans
l’ordre décroissant de
la valeur du critère
Procédure de
déroulement
Diagramme Pareto
4.Calculer les valeurs cumulées
du critère ( dans l’ordre
décroissant)
6.Tracer le graphique
Pareto et interpréter
Identifier les individus
les plus importants
Principe
Classer et hiérarchiser
les données de la plus
importante à la moins importante
5.Déduire le pourcentage
des valeurs cumulées
produit, machine, opération
Vérifier que 20 % des critères (causes)
Publicité
sont à l’origine de 80 % de l’effet
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par rapport à un critère
(chiffre d’affaire, nombre de pannes,
coût, etc.).
Application Pareto
Soit 1 semaine de relevés pour une machine d’insertion de composants électroniques.
55 interventions correctives ont été relevées pendant 1 semaine sur une machine.
Cet échantillon hebdomadaire d’interventions correctives correspond à 13,72 heures d’arrêt
de production, qu’il faut réduire.
Composant
N (nombre de pannes)
∑TTR (h)
TTR cumulé % TTR cumulé
C-
B-
F-
A-
E-
D-
G-
34
2
12
3
1
2
1
5,17
3,3
2,4
1,05
1
0,5
0,3
5,17
8,47
10,87
11,92
12,92
13,42
13,72
0,37682216
0,61734694
0,79227405
0,86880466
0,94169096
0,97813411
1
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21
Application Pareto
Critère d’étude: ∑TTR est un indicateur de non-disponibilité
6
5
4
3
2
1
0
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
∑TTR (h)
% TTR cumulé
80%
C-
B-
F-
A-
E-
D-
G-
Il faut alors éliminer les causes d’arrêts des sous-systèmes
C, B et F pour minimiser l’indisponibilité de l’équipement.
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Application Pareto
Critère d’étude: le nombre de panne (indicateur de non-fiabilité)
Composant N (nombre de pannes) N cumulé % N cumulé
C-
F-
A-
B-
D-
E-
G-
34
12
3
2
2
1
1
34
46
49
51
53
54
55
0,61818182
0,83636364
0,89090909
0,92727273
0,96363636
0,98181818
1
40
35
30
25
20
15
10
5
0
C-
F-
A-
B-
D-
E-
G-
120,00%
100,00%
80,00%
60,00%
40,00%
20,00%
0,00%
N (nombre de pannes)
% N cumulé
80%
Il faut éliminer en priorité les causes d’arrêts des sous-systèmes C et F (amélioration
de la fiabilité de l’équipement et de sa disponibilité)
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Application Pareto
Notre étude peut encore être poussée en déterminant les composants qui ont un plus long
MTTR (Mean Time To Repear) (indicateur de maintenabilité)
Composant
N (nombre de
pannes)
∑TTR (h)
MTTR (h)
A-
B-
C-
D-
E-
F-
G-
3
2
34
2
1
12
1
1,05
3,3
5,17
0,5
1
2,4
0,3
0,35
1,65
0,15
0,25
1
0,2
0,3
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
B-
E-
A-
G-
D-
F-
C-
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
MTTR (h)
% MTTR cumulé
80%
On peut conclure que le choix du critère est étroitement lié à l’impact
économique calculé (coût des arrêts, des interventions, etc.)
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