Mise en œuvre d’un outil de la qualité pour l’amélioration des performances d’une briqueterie

Ce mémoire s'inscrit dans le domaine du génie industriel et traite de l'amélioration de la qualité et des performances dans une briqueterie. Il s'adresse principalement aux étudiants, ingénieurs et professionnels intéressés par la gestion de la qualité, l'optimisation des processus industriels et l'application des plans d'expériences pour la résolution de problèmes techniques en production.

La question

Le travail aborde le problème de la qualité des briques produites par la briqueterie TAFNA, leader dans l'ouest de l'Algérie. Cette entreprise fait face à un taux élevé de rebuts, notamment à cause de sur-cuissons, de rétrécissements excessifs des briques après séchage, et de la formation de cœurs noirs de grand diamètre. Ces défauts affectent la performance et la compétitivité de l'entreprise. La question centrale est donc : comment améliorer la qualité des briques tout en maîtrisant les coûts et le temps de production ?

La solution envisagée vise à réduire les rebuts sans recourir à des modifications techniques lourdes et coûteuses du four et du séchoir. Pour cela, l'étude propose d'utiliser un outil de la qualité, la méthode des plans d'expériences de Taguchi, afin d'optimiser les paramètres de fabrication.

Concepts de base

Pour comprendre ce travail, il est essentiel de saisir plusieurs notions clés :

• Briqueterie : usine spécialisée dans la fabrication de briques en terre cuite, un matériau de construction largement utilisé en Algérie pour sa qualité et son prix compétitif.
• Processus de fabrication : comprend l'extraction de l'argile dans la carrière, sa préparation (concassage, tamisage, malaxage), la mise en forme des briques, le séchage puis la cuisson dans un four.
• Système de management de la qualité (SMQ) : ensemble des processus et procédures visant à assurer la qualité constante des produits, incluant la documentation, la gestion des ressources, la maintenance et l'amélioration continue.
• Plans d'expériences : méthode statistique permettant de planifier et d'analyser des essais pour comprendre l'influence de plusieurs facteurs sur un résultat, tout en limitant le nombre d'essais nécessaires.
• Méthode de Taguchi : une approche spécifique de plans d'expériences qui optimise la robustesse des produits et des processus face aux variations, en minimisant les effets des facteurs perturbateurs.
• Paramètres de qualité des briques : retrait (réduction de taille après séchage), résistance mécanique (au sec et après cuisson), et défauts visuels comme les cœurs noirs.

Approche

Le mémoire s'appuie sur un stage réalisé au sein de la briqueterie TAFNA, où les auteurs ont pu observer le fonctionnement de l'usine et identifier les sources de défauts. Plutôt que d'engager des modifications coûteuses sur le four ou le séchoir, ils ont choisi d'appliquer la méthode des plans d'expériences de Taguchi pour optimiser la composition et les paramètres de fabrication des briques.

La démarche comprend plusieurs étapes :

• Analyse du fonctionnement actuel du four et identification des problèmes liés à la qualité.
• Sélection des paramètres influents sur la qualité des briques (par exemple, proportions des matières premières, conditions de malaxage, temps de cuisson).
• Construction d'un plan d'expériences selon la matrice L9 de Taguchi, permettant d'étudier 7 facteurs à 2 niveaux avec un nombre réduit d'essais.
• Réalisation des essais en laboratoire sur des échantillons produits selon les différentes configurations du plan.
• Mesure des critères de qualité : retrait, résistance mécanique à sec et après cuisson, et notation globale.
• Analyse des résultats pour déterminer la configuration optimale des paramètres.
• Validation de la configuration optimale par un essai supplémentaire.

Résultats

Les essais ont permis de quantifier l'impact des différents paramètres sur la qualité des briques. Chaque essai a donné des mesures précises du retrait, de la résistance au sec et de la résistance après cuisson, ainsi qu'une notation globale synthétisant la qualité.

Les résultats suggèrent qu'il est possible d'améliorer la qualité des briques en ajustant la composition des matières premières et les conditions de fabrication, sans modifier le matériel industriel. Une nouvelle composition des matières premières a été proposée, conduisant à une réduction notable des défauts observés, notamment une diminution du diamètre des cœurs noirs et une meilleure résistance mécanique.

Un essai de validation a confirmé que la configuration optimale identifiée par la méthode de Taguchi produit des briques de qualité supérieure, avec un taux de rebut réduit.

Limites et questions ouvertes

Le mémoire souligne que les résultats obtenus sont spécifiques aux conditions et aux matériaux de la briqueterie TAFNA. La méthode de Taguchi, bien que puissante, repose sur un nombre limité d'essais et sur l'hypothèse que les facteurs étudiés sont indépendants et que leurs effets sont linéaires ou additifs.

De plus, l'étude ne traite pas directement des modifications techniques du four ou du séchoir, qui pourraient aussi influencer la qualité. L'impact à long terme de la nouvelle configuration sur la production industrielle et la durabilité des briques reste à évaluer.

Enfin, la méthode ne prend pas en compte certains facteurs externes comme les variations climatiques ou les fluctuations des matières premières, qui peuvent affecter la qualité.

Glossaire

• Briqueterie : usine de production de briques en terre cuite.
• Retrait : diminution dimensionnelle des briques après séchage et cuisson.
• Cœurs noirs : défauts internes visibles dans les briques, liés à une mauvaise cuisson.
• Plan d'expérience : méthode expérimentale pour étudier l'influence de plusieurs facteurs sur un résultat.
• Méthode de Taguchi : technique de planification d'expériences visant à optimiser la qualité et la robustesse.
• Résistance mécanique : capacité des briques à supporter des contraintes sans rupture.
• Système de management de la qualité (SMQ) : ensemble des processus visant à garantir la qualité des produits.