Améliorer la fiabilité et la disponibilité des actifs avec les AMDE et les courbes P-F

Pour les organisations qui souffrent de défaillances inattendues et de temps d'arrêt non planifiés, l'Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité (AMDEC) peut aider à atteindre une haute fiabilité et disponibilité des actifs.

Vous obtenez la fiabilité et la disponibilité, et vous êtes loin sur la route de la rentabilité.

Mais voici une surprise.

De nombreuses organisations et fabricants ne font jamais ce parcours et continuent « heureusement » (si le produit utilisable arrive chez le client à temps) dans une spirale descendante.

« Mais ce parcours dont vous parlez, c'est la MRC ! » s'écrient-ils. « Bien trop cher pour nous ! »

Ces mêmes fabricants semblent toujours avoir le temps (et l'argent) pour mettre au rebut le produit gaspillé, acheter de nouveaux roulements, nettoyer les fuites d'huile, réparer les machines, faire appel aux OEM (fabricants d'équipement d'origine), et faire faire des heures supplémentaires. Et une fois par an — avec beaucoup de fanfare et de cérémonie — ils remettent un prix aux « héros » de la maintenance réactive.

Hmm.

Vous pensez : « Les gens ont leur photo dans la newsletter de l'entreprise, une poignée de main du VP pour avoir maintenu l'usine en maintenance réactive ? »

Oui, ils le font. Mais passons au-delà.

Atteindre une bonne fiabilité d'actifs et une haute disponibilité n'a pas besoin d'une étude MRC complète. Mais cela nécessite une bonne AMDE (Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets) avec de bons résultats, et l'application des courbes P-F (Défaillance Potentielle à Défaillance Fonctionnelle) pour s'assurer que les techniques de surveillance d'état sont ciblées sur les bons modes de défaillance à la bonne fréquence d'inspection.

Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets : aller au fond (ou au sommet) des choses

Une AMDE est un outil d'analyse courant qui aide les concepteurs, techniciens et ingénieurs à comprendre comment un actif ou composant critique peut défaillir, l'effet que cela a sur le système global, et ce qu'ils peuvent faire pour atténuer les effets.

L'essence d'une AMDE est de comprendre les modes de défaillance, leur probabilité d'occurrence, et de les atténuer avec des actions de maintenance spécifiques, des redéconceptions, ou même « ne rien faire » (si le risque est assez faible).

Les AMDE se déclinent en deux types de base.

Ascendante (Bottom-up) — cette AMDE commence par lister chaque composant d'un actif et tous les moyens possibles dont il peut défaillir. On l'appelle souvent « l'approche matériel ». Ce type est plus laborieux mais souvent utilisé dans les secteurs à fortes conséquences de sécurité et environnementales comme l'aviation et le nucléaire.

Les défaillances d'actifs inattendues ne peuvent pas être tolérées dans ces secteurs.

Descendante (Top-down) — ce type d'AMDE (aussi appelé « approche fonctionnelle ») est plus courant et — oui, vous l'avez deviné — considère d'abord les fonctions de l'Actif. Quand les fonctions sont connues, on demande « comment peut-elle défaillir fonctionnellement ? » Cela nous mène aux modes de défaillance et à la recherche d'effets et d'actions d'atténuation.

Une AMDE descendante cible directement les contributeurs les plus importants aux problèmes potentiels plutôt que chaque composant individuel.

Il y a aussi les AMDEC (C pour criticité) qui ajoutent un facteur de risque numérique.

Regardons cet exemple qui englobe une AMDE et une AMDEC.

Restons simples et considérons les essuie-glaces d'une voiture. On suppose qu'on ne fait aucune vérification au début et qu'on les laisse lâcher pendant qu'on conduit.

Fonction	Défaillance Fonctionnelle	Mode de Défaillance	Impact Potentiel	Gravité	Causes Potentielles	Occurrence	Mode de Détection	Détection	NPR
Quelle est la fonction de l'actif ou composant ?	Comment ne remplit-il pas sa fonction ?	Qu'est-ce qui peut causer une défaillance fonctionnelle ?	Quel est l'impact ? c.-à-d. les effets	Quelle est la gravité de l'effet ?	Qu'est-ce qui cause le mode de défaillance ?	Quelle est la fréquence probable ?	Quels sont les contrôles existants pour prévention ou détection ?	Quelle est la facilité de détection avec les méthodes actuelles ?	Nombre de priorité de risque = Grav x Occ x Det.
Essuyer la pluie et la buée du pare-brise avant (à la demande).	Ne démarre pas.	Fusible grillé.	La voiture ne peut pas essuyer le pare-brise sous forte pluie.	10	Débris bloquant les essuie-glaces (cause surintensité et fusible grillé)	2	Détection à la panne (en conduisant)	7	140

Actions Recommandées	Responsabilité	Date Cible	Action Entreprise	GRAV	OCC	DET	NPR
Comment réduire l'occurrence de la cause ou améliorer la détection ?	Qui est responsable de l'action ?	Quelle est la date cible pour l'action ?	Recalculer le NPR pour voir si l'action a réduit le risque.				Nouveau NPR après actions.
1. Inspecter les essuie-glaces pour obstructions avant chaque trajet. 2. Emporter un fusible de rechange.	Propriétaire de la voiture	Effet immédiat	Check-list dans la voiture comme rappel. Et fusibles de rechange.	10	2	2	40

Comme vous le voyez, après implémentation des actions, votre Nombre de Priorité de Risque devrait diminuer.

Une fois que vous réalisez une AMDE ou AMDEC sur votre usine, vous avez une stratégie de maintenance.

Stratégie de maintenance : elle vous aide à maintenir la fiabilité inhérente.

Donc la sortie clé d'une AMDE est une stratégie de maintenance, principalement en termes de ce qu'il faut faire. Cela peut être des remplacements basés sur le temps, surveillance d'état, redéconceptions d'équipement, tâches de recherche de défaillance, inspections, révisions, entre autres.

Pour affiner et implémenter plus tard votre stratégie de maintenance, vous devrez décider qui fera le travail, quand, et quelles pièces de rechange seront nécessaires.

Voici ce qu'il faut retenir :

En faisant la bonne maintenance au bon moment, vous pouvez maintenir la fiabilité inhérente de l'actif à un niveau élevé. Une maintenance correcte et appropriée seule ne peut jamais améliorer la fiabilité inhérente au-delà de sa capacité initiale — parce que c'est une caractéristique intégrée.

Mais une bonne stratégie de maintenance peut maintenir la fiabilité inhérente haute là où elle doit être.

Surveillance d'état & Maintenance Basée sur l'État : la disponibilité est reine.

Concentrons-nous un instant sur les tactiques de surveillance d'état (aussi appelées Maintenance Prédictive). C'est intéressant car leurs capteurs, données et informations nous permettent de comprendre la santé de l'actif. Elles sont la force motrice derrière l'internet industriel des objets (IIoT) et l'industrie 4.0.

Si nous comprenons la santé de l'actif à tout moment, alors nous pouvons effectuer cette maintenance la plus rentable de toutes — la maintenance basée sur l'état (CBM).

Voici ce qu'il faut retenir :

La Maintenance Basée sur l'État ne fait pas et ne fera pas augmenter la fiabilité de l'actif, inhérente ou autre. Ce qu'elle vous donne, et qui est tout aussi important pour vos objectifs organisationnels, c'est la disponibilité de l'actif. En réduisant les temps d'arrêt non planifiés, vous augmentez la disponibilité.

La CBM consiste à effectuer une tâche de réparation ou remplacement basée uniquement sur la santé mesurée d'un actif. Elle nous donne un signal d'alerte précoce de défaillance potentielle ou imminente d'un actif ou composant.

Mais si nous utilisons des techniques de surveillance d'état, à quelle fréquence devrions-nous mesurer les données ?

Courbe P-F et Intervalles

Premièrement, qu'est-ce que cette courbe P-F dont on parle ? C'est une courbe qui indique comment la santé d'un actif se dégrade dans le temps une fois qu'un mode de défaillance est enclenché.

Le diagramme ici illustre le concept.

La portion horizontale de la courbe représente une bonne santé de l'actif. Cette portion peut être allongée par les meilleures pratiques de maintenance en :

• Installation de l'actif
• Fondations et structures de support
• Lubrification de l'actif
• Alignement et équilibrage de l'actif
• Fonctionnement correct dans les capacités de l'actif

Mais ensuite, quand un mode de défaillance se présente, nous avons un point où la défaillance a commencé. Mais elle est encore invisible lors de la collecte de données.

Puis le temps (ou les cycles de contrainte de l'actif) avance vers le point P.

Le point P signifie Défaillance Potentielle. C'est là que nos techniques de surveillance d'état peuvent commencer à détecter une défaillance potentielle. Ensuite, la santé de l'actif se dégradera graduellement (ou rapidement) jusqu'au point F, la Défaillance Fonctionnelle.

Cela signifie bonne nuit et au revoir pour votre actif.

La partie est finie et il faut appeler les « héros » de la maintenance réactive.

La différence de temps entre P et F est connue sous le nom d'intervalle P-F. Il peut aller de secondes à des décennies. Tout dépend du mode de défaillance et de l'actif en question.

Il est bon de se rappeler que l'intervalle P-F pour un mode de défaillance spécifique est toujours un nombre moyen — ces choses auront toujours une variation statistique.

Mais si nous avons une bonne idée de sa valeur — à partir de défaillances passées, d'analyses de causes racines (ACR), de données OEM, etc. — alors nous pouvons fixer l'intervalle auquel nous effectuons les inspections de surveillance d'état. Une bonne règle empirique pour un intervalle d'inspection est généralement d'au moins la moitié de l'intervalle P-F attendu.

Imaginez que vous savez que quand le roulement d'entraînement de votre pompe critique vibre à 8 mm/s, il lui reste probablement seulement 3 mois de service avant de se bloquer. Au minimum, à quelle fréquence devriez-vous mesurer la vibration ?

Intervalle d'inspection/mesure

Cela garantit que vous capturerez ce défaut particulier dans l'intervalle P-F attendu (bien que la plupart des stratèges recommanderaient ici prudemment et génériquement des intervalles d'inspection de 1 mois — rappelez-vous la variation statistique ?).

Il est largement admis que différentes techniques de surveillance d'état peuvent fournir des niveaux d'alerte précoce différents pendant l'intervalle P-F. Regardez le diagramme ci-dessous pour un guide approximatif. Aucune technique n'est universelle pour tous les modes de défaillance.

Les meilleures stratégies utilisent une combinaison de technologies de surveillance d'état.

Le voyage vers la maintenance prescriptive

En note finale, compte tenu des progrès de l'IIoT et de l'industrie 4.0, nous devrions considérer le voyage vers la maintenance prescriptive.

La maintenance prescriptive (Rx) est unique en ce qu'au lieu de simplement prédire une défaillance imminente, comme le fait la maintenance prédictive (PdM), elle s'efforce de produire des recommandations axées sur les résultats pour les opérations et la maintenance à partir de l'analytique Rx. Bien que la RxM en soit encore à ses balbutiements, de nombreux leaders d'opinion considèrent son potentiel pour devenir le prochain niveau de meilleure pratique en fiabilité et maintenance. www.plantservices.com (Sheila Kennedy)

« Mais c'est quoi ça ? » entend-on demander.

Donc, la prochaine frontière au-delà de la maintenance prédictive sera la maintenance prescriptive.

Pouvez-vous imaginer ça ?

Capteurs, réseaux, algorithmes, apprentissage automatique et IA combinant pour dire à votre équipe de maintenance ce qu'ils doivent faire et quand ils doivent le faire pour maintenir la fiabilité et augmenter la disponibilité. Ou même comment gérer l'actif (vitesses et charges) pour prolonger la durée de vie utile restante une fois qu'une défaillance potentielle est détectée.

Les stratégies de maintenance du futur seront fluides, changeantes, et intelligemment informées par la technologie et les AMDE, intervalles P-F, et guides de dépannage OEM construits par l'humain.

Nous n'y sommes pas encore, mais ça vient...

À lire ensuite : Guide complet de l'IIoT dans la maintenance