Maintenance basée sur l'état : principes fondamentaux et avantages clés

S'il n'est pas tout à fait exact de décrire le moment actuel de l'économie mondiale comme étant « à la croisée des chemins », il est certain que nous sommes à un point clé alors que nous tournons le virage des premiers mois de 2021. Les actions entreprises et les processus mis en place maintenant auront un impact significatif à long terme.

C'est particulièrement vrai dans les secteurs manufacturiers et industriels lourds : le dernier rapport de l'Institute for Supply Management (ISM) sur l'indice PMI manufacturier a noté une croissance manufacturière pendant 10 mois consécutifs en mars 2021 et indiqué que les nouvelles commandes et la production sont en hausse. Cependant, les fournisseurs ne répondent pas tout à fait à la demande des clients. Cela pourrait les pousser à surcharger les équipements de production dans la précipitation de produire et livrer plus vite. Ce qui, à son tour, pourrait mettre un stress inhabituel sur vos actifs et augmenter la probabilité de défaillance d'équipement (ou, au minimum, des temps d'arrêt non planifiés dus à des réparations imprévues).

Capteur de vibration tri-axial, Bluetooth. Source : https://www.augury.com/machine-health-solutions/

En tenant compte de tout cela, il est juste de dire qu'il n'y a peut-être pas de meilleur moment que maintenant pour les fabricants et autres organisations industrielles d'examiner de près les processus de maintenance qu'ils suivent actuellement. Si nous comprenons la santé des actifs à tout moment, nous pouvons effectuer cette forme de maintenance la plus rentable — la maintenance basée sur l'état. À l'aube de l'internet industriel des objets (IIoT), de nombreux fabricants intensifs en actifs et axés sur l'excellence réalisent les avantages de la CBM, tels que la réduction des dépenses opérationnelles, l'amélioration de la production et l'augmentation de la santé et de la connaissance des actifs grâce à des données dynamiques.

Ci-dessous, nous examinerons les principes fondamentaux de la maintenance basée sur l'état, et examinerons de plus près sa primauté sur les autres formes de stratégie de maintenance et sa pertinence croissante à l'ère de l'IIoT.

Comprendre la maintenance basée sur l'état pour les équipements clés

En termes simples, le diagramme ci-dessous montre comment les types de maintenance sont classés. La maintenance préventive (parfois appelée maintenance proactive) se divise en maintenance basée sur le temps et maintenance basée sur l'état.

En résumé, la maintenance basée sur l'état implique d'effectuer une tâche de réparation ou de remplacement basée UNIQUEMENT sur l'état ou la santé mesurée de tout actif critique. À ce stade, le composant ou la machine en question n'a pas défailli, et il n'est peut-être même pas en dysfonctionnement significatif.

Le but de la CBM est de rechercher les signaux d'alerte précoces d'une défaillance potentielle ou imminente d'un actif ou composant. Vous mesurez un paramètre spécifique de la santé d'un actif — vibration, température, contamination. Puis vous suivez l'évolution de la valeur du paramètre dans le temps. Quand vous estimez qu'il a atteint un point critique indiquant que l'actif progresse vers une défaillance fonctionnelle, vous planifiez une intervention de maintenance basée sur l'état.

Parmi les technologies de surveillance basée sur l'état les plus connues :

• Analyse vibratoire : Surveillance des niveaux de vibration et recherche de motifs dans les signaux, souvent pour machines à composants rotatifs. Indicateurs clés : RMS (valeur quadratique moyenne), écart-type, kurtosis, amplitude de crête et asymétrie.
• Thermographie infrarouge : Détection des longueurs d'onde thermiques pour rechercher toute anomalie (chaleur excessive ou insuffisante, etc.).
• Analyse d'huile : Utilisée sur toute machine lubrifiée à l'huile pour mesurer sa viscosité, la présence de contaminants ou signes de dégradation interne de l'équipement.
• Ultrasons : Idéal pour détecter la localisation des fuites dans les systèmes sous pression et vide (chaudières, échangeurs de chaleur, condenseurs, etc.) et tester l'amorçage et l'effet corona dans les composants électriques. Les capteurs ultrasons peuvent aussi tester la qualité du lubrifiant et le fonctionnement d'engrenages, roulements, pompes, moteurs, purgeurs de vapeur, vannes et bien d'autres composants.
• Analyse de signature de courant moteur : Surveillance de la magnitude des longueurs d'onde de courant aide à trouver les défauts mécaniques clés dans les moteurs d'équipement.

Capteur d'état d'huile en ligne. Source : https://oilqualitysensor.eu/ocm-on-generatorsets/

Toutes ces réparations ou vérifications de santé machine (et les diverses autres qui composent la pratique courante de la CBM) sont effectuées bien avant qu'un actif n'ait défailli ou montré un potentiel de problèmes. C'est aussi vrai pour la maintenance basée sur le temps, mais contrairement à sa contrepartie conditionnelle, les opérations TBM sont menées selon un planning fixe.

Les interventions typiques de maintenance CBM peuvent inclure, sans s'y limiter :

• Regraissage des roulements
• Resserrage des boulons de fixation desserrés
• Équilibrage des accouplements
• Renouvellement des terminaisons de câbles électriques
• Remplacement d'un roulement à éléments roulants
• Alignement de groupes de pompes

La CBM au premier plan de la maintenance d'équipement

Quand vous essayez d'établir la stratégie de maintenance la plus appropriée pour votre organisation, il sera d'une importance capitale de penser à la fois d'un point de vue macro et micro avant de mettre en place un programme (et a fortiori de commencer tout travail de maintenance concret). En examinant diverses machines, composants ou autres actifs, posez-vous franchement la question : « L'actif ou le composant que je m'apprête à remplacer est-il parfaitement apte à continuer à fonctionner ? »

Vous ne connaîtrez souvent la réponse qu'en démontant la machine autant que nécessaire pour examiner l'actif. De la simple inspection visuelle aux diverses méthodes d'analyse mentionnées plus haut, tout peut aider. Souvent, vous découvrirez que le composant examiné est en bon état et parfaitement sûr pour continuer à fonctionner. Le faire manuellement prend du temps, mais avec la CBM moderne, une grande partie de la surveillance est assurée par des capteurs compatibles IIoT qui surveillent toutes les données essentielles des actifs en temps réel et peuvent présenter les résultats clés sous forme de rapports organisés en quelques secondes. C'est pourquoi la maintenance basée sur l'état est si rentable.

La maintenance basée sur le temps, bien que certainement meilleure dans la plupart des situations qu'une stratégie réactive — où l'on ne répare ou remplace qu'après une défaillance partielle ou catastrophique — est souvent inférieure à sa contrepartie CBM en raison de son rigidité. Si les intervalles de maintenance préventive sont inflexibles, vous risquez de « sur-maintenir » vos actifs. Quelle que soit la stabilité que ce cadre peut offrir, il peut facilement devenir un usage excessif de ressources humaines et financières, c'est pourquoi la maintenance basée sur le temps n'est pas rarement plus coûteuse à déployer que la CBM. En définitive, cette dernière s'impose comme le meilleur choix pour toute organisation cherchant à implémenter un cadre solide de maintenance préventive.

L'importance de la CBM à l'ère de l'Industrie 4.0 et de l'analyse de données

Dans cette nouvelle ère de transformation numérique et de connectivité, l'information diagnostique et analytique est souvent disponible en temps réel pour toutes les parties prenantes dans les systèmes d'information d'actifs. Cet effet de levier numérique améliore considérablement la planification et l'ordonnancement de la maintenance. Ce qui peut rapidement mener à des gains d'efficacité et d'efficience qui aident à construire le résultat net pour les organisations modernes axées sur l'excellence.

Avec l'arrivée de capteurs fixés en permanence sur nos actifs physiques, l'IIoT (ou Industrie 4.0, si vous préférez) change notre façon de voir la maintenance. On peut presque parler de « maintenance 4.0 ». Quel que soit le terme choisi, une chose les unit : elles représentent rien de moins qu'une révolution qui se déroule sous nos yeux dans l'arène de la maintenance d'équipements industriels. On voit un passage des vieilles méthodes inefficaces à la nouvelle surveillance continue et numérisée de la santé et de l'état des actifs, avec une information livrée dynamiquement dans le cloud via connexions Bluetooth, Wi-Fi et passerelles.

Compte tenu du contexte de numérisation croissante dans le secteur manufacturier — ainsi que dans la plupart des autres grandes catégories d'industrie qui composent l'économie mondiale — la CBM est la façon la plus rentable et économique de maintenir les actifs basés sur l'examen continu de la détérioration réelle (ou de son absence) d'un actif. Il est juste de noter que la CBM aura les coûts de surveillance les plus élevés, surtout comparée à la maintenance réactive, mais elle permettra aussi à votre organisation de bénéficier de coûts de réparation d'actifs bien plus bas et de moins de temps d'arrêt non planifiés qu'avec la maintenance réactive ou basée sur le temps. (De plus, à mesure que les technologies IIoT progressent, vos dépenses de surveillance deviendront finalement négligeables comparées aux économies réalisées ailleurs.)

Autres avantages réalisés grâce à la CBM dans le contexte de sa connexion à l'IIoT :

• Augmentation de la production : Si vous pouvez mener une analyse d'état en temps réel et repérer rapidement les motifs préoccupants, vous pourrez planifier et ordonnancer la maintenance plus efficacement. À long terme, cela signifie une disponibilité et des niveaux de performance d'actifs plus élevés — ce qui peut se traduire par une hausse notable de la production.
• Cycles de vie des actifs plus longs : Une stratégie de maintenance réactive peut être préjudiciable non seulement aux actifs individuels qui défaillent et nécessitent réparation ou remplacement d'urgence, mais aussi aux nombreux composants auxquels l'actif défaillant est connecté. Les défaillances soudaines stressent tout système. Vous pourriez vous retrouver à réparer non pas un composant mais plusieurs — voire un ensemble entier de machines interconnectées. Les stratégies CBM permettant une surveillance continue prolongent les cycles de vie de vos actifs, facilitant potentiellement des réductions des dépenses opérationnelles et d'investissement.
• Amélioration de la planification, l'ordonnancement et la prévision des pièces de rechange : Quand vous maîtrisez votre maintenance d'actifs — et pas l'inverse — vous pouvez planifier et ordonnancer soigneusement l'allocation et le déploiement de vos ressources. Non seulement vous pouvez planifier et prévoir vos pièces de rechange bien à l'avance, mais aussi anticiper vos besoins en ressources humaines et planifier en conséquence.
• Amélioration de la fiabilité : La capacité d'utiliser la surveillance d'état et l'information de santé d'actifs pour l'élimination des défauts et divers processus d'analyse des causes racines est un autre grand avantage. La CBM ne peut pas améliorer la fiabilité des actifs directement, mais l'information acquise peut plus tard être utilisée pour améliorer la probabilité de réussite du temps de mission. Utilisée conjointement avec un programme de fiabilité, l'information que vous gagnez sur vos pompes, moteurs, ventilateurs, réducteurs et divers autres composants est inestimable pour réduire la probabilité de défauts et de défaillances d'actifs à l'avenir.

Implémenter la CBM avec capteurs et logiciel de surveillance d'actifs

Dans un cadre CBM facilité par l'IIoT, les données affluent constamment vers le cloud puis à travers les chaînes de valeur IIoT, poussant la performance de la stratégie de maintenance prédictive de plus en plus haut. Cela transforme et renforce ultimement les programmes de maintenance des entreprises qui visent l'excellence en employant la business intelligence la plus pointue et l'analyse de données en temps réel dans le contexte de leurs stratégies de gestion d'état d'actifs physiques.

Les capteurs IoT avancés sont critiques pour le déploiement le plus efficace d'une initiative CBM. Le chemin de la détection d'un problème potentiel par un capteur à l'intervention appropriée par maintenance (ou réparation) peut être court et direct : les données des capteurs IoT peuvent déclencher des ordres de travail directement depuis votre système de gestion de maintenance informatisé (CMMS) ou votre plateforme de gestion d'actifs d'entreprise (EAM).

En vous tournant vers Dynaway pour vos besoins EAM, vous pouvez gagner encore plus de contrôle sur vos opérations de maintenance : Notre solution fonctionne en toute transparence aux côtés de Microsoft Dynamics 365 ou avec Microsoft Dynamics AX2012. De plus, bien que Dynaway soit principalement opéré dans le cadre du Dynamics 365 cloud, nous pouvons implémenter un déploiement sur site de Dynaway EAM. Nous sommes le précurseur incontesté de l'EAM moderne, offrant une approche complète des problèmes épineux de la supervision d'actifs qui est critique pour un marché de plus en plus imprévisible.

C'est ainsi que le paysage de la maintenance change : l'Industrie 4.0 grandit et infuse tout ce que vous voyez autour de vous. Les défauts sont découverts de plus en plus vite. Les risques de temps d'arrêt non planifiés baissent à chaque instant qui passe. La maintenance basée sur l'état est bien placée pour tirer parti de la valeur qui peut être délivrée par la transformation numérique dans l'arène industrielle.

Vous pouvez apporter plus d'intelligence et une supervision complète à vos processus de maintenance en exploitant tout le spectre des possibilités de Dynaway EAM.